KR19980033190A - A microwave apparatus for cleaning an in-situ vacuum line of a substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판처리 챔버의 배출라인의 불순물 증착을 최소로 하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는 유체도관을 그들사이에 한정하는 대향 표면을 가진 제 1 및 제 2전극을 포함한다. 유체도관은 인입구, 배출구, 및 상기 인입구와 상기 배출구사이의 수집챔버를 포함한다. 본 발명에 따른 장치는 기판처리챔버의 배출물을 수신하기 위해 상기 기판처리챔버의 인입구에 접속된다. 수집 챔버는 유체도관을 통해 흐르는 부유성 고형물을 수집하여 상기 부유성 고형물이 배출되는 것을 억제하도록 구성 및 배치된다. 마이크로파 플라즈마 발생 시스템은 유체도관내의 에천트 가스로부터 플라즈마를 형성하기 위해 유체도관내에 마이크로마 에너지를 공급한다. 플라즈마로부터의 성분은 유체도관으로부터 펌핑될 수 있는 가스 생성물을 형성하기 위해 수집 챔버내에 수집된 부유성 고형물과 반응한다. 본 발명에 따른 장치는 수집챔버내에 수집된 입자를 강화하여 부유성 고형물의 배출을 억제하기 위해 정전기 수집기를 더 포함할 수있다.The present invention relates to an apparatus for minimizing impurity deposition of a discharge line of a substrate processing chamber. The device according to the invention comprises first and second electrodes having opposed surfaces defining a fluid conduit therebetween. The fluid conduit includes an inlet, an outlet, and a collection chamber between the inlet and the outlet. An apparatus according to the present invention is connected to an inlet of the substrate processing chamber for receiving an effluent of the substrate processing chamber. The collection chamber is configured and arranged to collect suspended solids flowing through the fluid conduit to inhibit the discharge of the suspended solids. The microwave plasma generation system supplies microwave energy into the fluid conduit to form a plasma from the etchant gas in the fluid conduit. The components from the plasma react with the suspended solids collected in the collection chamber to form a gaseous product that can be pumped from the fluid conduit. The apparatus according to the present invention may further comprise an electrostatic collector to strengthen the collected particles in the collection chamber to inhibit the discharge of the suspended solids.
Description
본 발명은 일반적으로 반도체 처리장치 분야, 특히 처리챔버에 접속된 진공배출라인의 내부로부터 불순물 및 잔류물을 제거하기 위한 방법 및 장치와 처리챔버로부터 과플루오로화합물(PFC) 가스 방출을 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates generally to the field of semiconductor processing equipment, and in particular to a method and apparatus for removing impurities and residues from the interior of a vacuum discharge line connected to a process chamber and to a process for reducing perfluorocompound (PFC) gas emissions from the process chamber ≪ / RTI >
화학기상증착(CVD)공정동안, 증착가스는 처리된 기판의 표면상에 박막층을 형성하기 위해 처리챔버내에 방출된다. CVD공정동안 처리챔버의 벽과 같은 영역상에 원하지 않는 증착이 발생한다. 그러나, 이들 증착가스의 각각의 입자가 챔버에 거주하는 시간이 매우 짧기 때문에, 챔버내로 방출된 일부분의 입자만이 증착공정동안 소모되며 웨이퍼 또는 챔버벽중 한 부분에 증착된다.During the chemical vapor deposition (CVD) process, the deposition gas is released into the processing chamber to form a thin film layer on the surface of the processed substrate. During the CVD process unwanted deposition occurs on regions such as the walls of the processing chamber. However, because the time each individual particle of these deposition gases resides in the chamber is very short, only a portion of the particles that are released into the chamber are consumed during the deposition process and deposited on one of the wafer or chamber walls.
소모되지 않은 가스 입자는 보통 포어라인으로서 언급되는 진공라인을 통해 부분적으로 반응된 화합물 및 반응 부산물과 함께 챔버로부터 펌핑된다. 이들 방출된 가스중 많은 화합물은 고반응상태에 있으며 및/또는 포어라인내에 원하지 않는 증착을 형성할 수 있는 잔류물 또는 부유성 고형물을 포함한다. 주어진 시간에 가루 잔류물 및/또는 부유성 고형물의 증착축적은 문제를 야기한다. 첫째, 상기 고형물은 진공 시일이 파괴되어 포어라인이 주기적인 표준 세척동작동안 주위상태에 노출될때 문제를 야기하는 자연발화물질이다. 둘째, 포어라인에 많은 증착물질이 축적되는 경우, 포어라인 및/또는 그것과 연관된 진공펌프는 적절히 세척되지 않을 때 막힌다. 주기적으로 세척할 때 조차, 고형물이 축적은 진공펌프의 정상동작을 방해하며 펌프의 사용기간을 단축시킨다. 또한, 고체물질은 포어라인으로부터 처리챔버로 역류할 수 있으며 웨이퍼 수율에 악영향을 미치는 처리단계를 오염시킨다.Unspent gas particles are pumped from the chamber along with partially reacted compounds and reaction byproducts through a vacuum line, commonly referred to as the foreline. Many of these released gases include residues or suspended solids which are in a highly reactive state and / or which may form undesirable deposits in the foreline. Deposition and accumulation of flour residue and / or suspended solids at a given time causes problems. First, the solids are spontaneous ignitables that cause problems when the vacuum seal is broken and the foreline is exposed to ambient conditions during a periodic standard cleaning operation. Second, when a large amount of deposition material accumulates in the foreline, the foreline and / or the vacuum pump associated with it are clogged when not properly cleaned. Even during periodic cleaning, the accumulation of solids hinders normal operation of the vacuum pump and shortens the life of the pump. In addition, the solid material can countercurrent flow from the foreline to the process chamber and contaminates processing steps that adversely affect wafer yield.
이들 문제를 극복하기 위해서, 포어라인의 내부표면은 증착물질을 제거하기 위해서 규칙적으로 세척되야 한다. 이 과정은 처리챔버의 챔버벽 및 유사한 영역으로부터 원하지 않는 증착물질을 제거하기 위해 사용되는 표준 챔버세척동작동안 수행된다. 공통챔버 세척기술은 챔버벽 및 다른 영역으로부터 증착된 물질을 제거하기 위해 플루오로와 같은 에칭가스의 사용을 포함한다. 이 에칭가스는 챔버내로 유입되며, 플라즈마는 에칭가스가 챔버벽으로부터의 증착물질과 반응하여 이 증착된 물질을 제거하도록 형성된다. 이러한 세척과정은 일반적으로 모든 웨이퍼 또는 모든 N 웨이퍼에 대한 증착 단계 사이에서 수행된다.To overcome these problems, the inner surface of the foreline must be cleaned regularly to remove the deposition material. This process is performed during a standard chamber cleaning operation used to remove unwanted deposition material from the chamber walls and similar areas of the processing chamber. Common chamber cleaning techniques include the use of etching gases such as fluorine to remove material deposited from the chamber walls and other areas. This etching gas is introduced into the chamber, and the plasma is formed so that the etching gas reacts with the deposition material from the chamber walls to remove the deposited material. This cleaning process is generally performed between deposition steps for all wafers or all N wafers.
챔버벽으로부터 증착물질을 제거하는 것은 플라즈마가 증착물질에 근접한 플라즈마내의 영역에서 발생한다는 점에서 매우 간단하다. 포어라인으로부터 증착물질을 제거하는 것은 포어라인이 처리챔버의 하류에 있기 때문에 더 복잡하다. 고정된 시간주기에서, 처리챔버내의 대부분의 점은 포어라인내의 점보다 에천트 플루오로 원자와 더 접촉한다. 따라서, 고정된 시간주기에서, 챔버는 잔류 및 유사한 증착이 포어라인에 남아 있는 동안 세척공정에 의해 충분히 세척될 수 있다.Removing the deposition material from the chamber walls is very simple in that the plasma occurs in the region in the plasma proximate to the deposition material. Removing the deposition material from the foreline is more complicated because the foreline is downstream of the processing chamber. In a fixed time period, most points in the processing chamber are in further contact with the cantfluoro atoms at the points in the foreline. Thus, in a fixed time period, the chamber can be sufficiently cleaned by a cleaning process while remaining and similar deposits remain in the foreline.
포어라인을 충분히 세척하기 위해서, 세척동작의 주기는 증가되어야 한다. 그러나, 세척동작의 길이를 증가시키는 것은 그것이 웨이퍼 스루풋에 악영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 이러한 잔류물 축적은 세척 단계로부터의 반응물이 포어라인에서 잔류물과 반응할 수 있는 상태에서 포어라인내로 방출될 수 있을 정도까지 세척될 수 있다. 몇몇의 시스템 및 응용에 있어서, 배출된 반응물의 수명은 포어라인의 끝부분 또는 중간부분에 조차 도달하기에 충분치 않다. 이들 시스템 및 응용에 있어서, 잔류물 축적은 중요한 관심사이다. 따라서, 반도체 처리 시스템에서 포어라인을 효과적으로 철저히 세척하기 위한 장치 및 이를 수행하는 방법에 대한 필요성이 존재한다.To sufficiently clean the foreline, the cycle of the cleaning operation must be increased. However, increasing the length of the cleaning operation is undesirable because it adversely affects wafer throughput. This residue accumulation can also be washed to such an extent that the reactants from the washing step can be released into the foreline in a state where the reactants can react with the residue in the foreline. In some systems and applications, the lifetime of the discharged reactant is not sufficient to reach even the end or middle portion of the foreline. In these systems and applications, residue accumulation is an important concern. Thus, there is a need for an apparatus for effectively and thoroughly cleaning a foreline in a semiconductor processing system and a method of performing the same.
포어라인을 세척하기 위해 사용되었던 한 방법은 전극표면상의 막 증착물로서 배출가스에서 반응성 성분을 추출하기 위해 플라즈마 보강 CVD 기술을 사용하는 세척 시스템이다. 세척 시스템은 고체막으로서 반응물의 제거를 최대화하도록 설계되며 큰 표면영역의 나선형 전극을 사용한다. 나선형 전극은 송풍식 펌프 및 기계식 펌프 사이 포어라인의 끝 근처에 위치하는 이동가능한 십자형 전기 청소기내에 포함된다. 많은 양의 고체 오염물이 전극상에 축적된후에, 십자형 전기 청소기는 처리 및 교체를 위해 제거될 수 있다.One method that has been used to clean the foreline is a cleaning system that uses plasma enhanced CVD technology to extract reactive components from the offgas as a film deposition on the electrode surface. The cleaning system is designed as a solid film to maximize the removal of reactants and uses a spiral electrode with a large surface area. The helical electrode is contained within a movable cross-shaped vacuum cleaner located near the end of the blower pump and the mechanical pump cyborg line. After a large amount of solid contaminants have accumulated on the electrode, the cross-shaped electric vacuum cleaner can be removed for processing and replacement.
시스템이 수집을 위해 증착된 고체물질에 대한 영역을 제공하는 전극의 큰 표면영역에 따르는 종래 방법은 문제점을 가진다. 전극의 큰 표면영역을 수용하기 위해서, 시스템은 필수적으로 커야 한다. 더욱이, 제거가능한 십자형 전기 청소기가 적절히 교체되어야 하는 일회용 제품이기 때문에 종래 세척 시스템은 고비용을 야기한다. 또한, 세척 시스템은 진공 포어라인의 시작부분의 하류에 위치하여 상기 포어라인의 시작부분에 축적되는 가루물질 또는 부유성 고형물을 확실히 제거할 수없다.Conventional methods that follow a large surface area of the electrode that provides a region for the solid material deposited by the system for collection have problems. In order to accommodate the large surface area of the electrode, the system must be essentially large. Moreover, conventional cleaning systems cause high costs because removable cross-shaped electric vacuum cleaners are disposable products that must be replaced properly. Also, the cleaning system can not reliably remove the flour or flocculent solids that are located downstream of the beginning of the vacuum foreline and accumulate at the beginning of the foreline.
따라서, 포어라인을 세척하기 위한 개선된 방법 및 장치가 필요하게 되었다.Thus, there is a need for improved methods and apparatus for cleaning foreline.
CVD 및 다른 기판처리장치에서 다른 중요한 문제는 앞면을 통해 처리챔버로부터 배출된 가스 및 부산물의 형태에 관한 것이다. 예를들어, 세척 플라즈마내에서 가스의 분리가 완전하지 않고(몇몇의 응용에서 유입된 가스입자의 10%만이 분리된다) 세척가스의 각 입자가 챔버내에 거주하는 시간이 매우 짧기 때문에, 챔버내로 방출된 일부분의 입자만이 증착된 물질과 반응한다. 에천트와 부분적으로 반응하지 않는 가스 입자는 소위 포어라인으로 언급되는 진공라인을 통해 에칭물질 및 반응성 부산물과 함께 챔버로부터 펌핑된다. 배출된 가스는 반도체공정에서 발생된 부산물이다.Another important problem in CVD and other substrate processing apparatuses relates to the form of gases and by-products discharged from the process chamber through the front side. For example, because the separation of gases in the cleaning plasma is incomplete (only 10% of the gas particles introduced in some applications are separated) and the time each of the particles of the cleaning gas resides in the chamber is very short, Only a small fraction of the particles react with the deposited material. Gas particles that do not partially react with the etchant are pumped from the chamber along with the etchant and reactive by-products through a vacuum line, referred to as the so-called foreline. The discharged gas is a by-product generated in the semiconductor process.
세척 에천트 가스로서 반도체 산업에서 사용되는 많은 플루오로 함유가스는 과플루오로 화합물 또는 간단히 PFC로서 언급된다. 더 일반적으로 사용되는 몇몇의 PFC는 CF4, C2F6, NF3및 SF6또는 유사한 가스를 포함한다. 이들 가스는 긴 수명(예를들어, CF4는 50,000년)을 가지는 것으로 알려져 있으며, 지구 온난화효과를 유발한다. 따라서, 이들을 대기로 배출하는 것은 매우 해로워서 규제되어야 한다. 따라서, CVD 반응챔버와 같은 반도체 처리장치로부터 방출되는 PFC를 감소시키는 것은 중요하다.Many fluoro containing gases used in the semiconductor industry as cleaning etchant gases are referred to as perfluoro compounds or simply as PFC. Some of the more commonly used PFCs include CF 4 , C 2 F 6 , NF 3, and SF 6 or similar gases. These gases are known to have a long lifetime (eg, CF 4 = 50,000 years) and cause global warming effects. Therefore, discharging them to the atmosphere is very harmful and should be regulated. Therefore, it is important to reduce the PFC emitted from the semiconductor processing apparatus such as the CVD reaction chamber.
본 발명의 목적은 부유성 고형물 및 다른 잔류물질이 기판처리장치의 배출라인에 축적되는 것을 막으며 상기 기판처리장치로부터 PFC 방출을 감소시키기 위한 장치를 제공하여 종래기술의 문제점을 해결하는데 있다.It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art by providing an apparatus for preventing floating solids and other residues from accumulating in the discharge line of a substrate processing apparatus and reducing PFC emission from the substrate processing apparatus.
본 발명의 다른 목적은 입자 감소 또는 PFC 방출 감소중 하나를 위해 최적화된 방법 및 장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus optimized for either particle reduction or PFC emission reduction.
본 발명의 또 다른 목적은 임의의 기판처리동작에 사용하기 위한, 입자 및 PFC 방출 감소 둘 다를 위해 최적화된 방법 및 장치를 제공하는데 있다.It is a further object of the present invention to provide a method and apparatus for both particle and PFC emission reduction for use in any substrate processing operation.
도 1은 본 발명의 장치가 부착될 수 있는 단순화된 화학기상증착 장치의 일 실시예를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows one embodiment of a simplified chemical vapor deposition apparatus to which the apparatus of the present invention may be attached.
도 2는 도 1의 화학기상증착 장치에 본 발명을 접속하는 제 1방법을 나타낸 도면.2 is a view showing a first method of connecting the present invention to the chemical vapor deposition apparatus of FIG.
도 3은 도 1의 화학기상증착 장치에 본 발명을 접속하는 제 2방법을 나타낸 도면.3 shows a second method of connecting the present invention to the chemical vapor deposition apparatus of Fig.
도 4(a)는 문없이 입자를 최적으로 감소시킬 수 있는(진공라인 세척) 본 발명의 장치에 대한 바람직한 실시예를 나타내는 도면.Figure 4 (a) shows a preferred embodiment of the apparatus of the present invention in which particles can be optimally reduced without vacuum (vacuum line cleaning).
도 4(b)는 문없이 도 4(a)에 도시된 진공라인 세척장치의 전면도.Fig. 4 (b) is a front view of the vacuum line cleaning apparatus shown in Fig. 4 (a) without the door. Fig.
도 4(c)는 장치의 중심 평면으로부터 취해진 도 4(a)에 도시된 진공라인 세척장치의 전면 수직단면도.Figure 4 (c) is a front elevation view of the front of the vacuum line cleaning apparatus shown in Figure 4 (a) taken from the center plane of the apparatus.
도 4(d)는 장치의 중심평면으로부터 취해진 도 4(a)에 도시된 진공라인 세척장치의 측면 수직단면도.4 (d) is a side elevational section view of the vacuum line cleaning apparatus shown in Fig. 4 (a) taken from the center plane of the apparatus; Fig.
도 4(e)는 도 4(a)에 도시된 진공라인 세척장치의 접속부를 통한 전력공급의 단면도.Figure 4 (e) is a cross-sectional view of the power supply through the connection of the vacuum line cleaning apparatus shown in Figure 4 (a).
도 4(f)는 문을 포함하는 도 4(a)에 도시된 진공라인 세척장치의 사시도.4 (f) is a perspective view of the vacuum line cleaning apparatus shown in Fig. 4 (a) including the door.
도 5는 도 4(a)에 도시된 전극에 접속되며 이 전극을 포함하는 전기 회로도.Fig. 5 is an electric circuit connected to the electrode shown in Fig. 4 (a) and including this electrode. Fig.
도 6은 전형적인 질화실리콘 증착단계에 의해 발생된 입자에 대한 본 발명의 진공라인 세척장치의 한 실시예에서 정전기 콜렉터의 효과를 도시한 그래프.6 is a graph showing the effect of an electrostatic collector in one embodiment of the inventive vacuum line cleaning apparatus for particles generated by a typical silicon nitride deposition step.
도 7은 본 발명의 진공라인 세척장치의 일 실시예에서 입자의 중립 견인력에 비교하여 정전기력, 인력 및 열 이동력이 효과를 도시한 그래프.7 is a graph showing the effect of electrostatic force, attractive force and heat transfer force on the neutral traction force of particles in an embodiment of the vacuum line cleaning apparatus of the present invention.
도 8은 15초의 질화실리콘 증착공정후에 진공 포어라인내의 실리콘 피이스상의 잔류물 축적을 도시한 마이크로그래프.8 is a micrograph showing the residue accumulation on a silicon piece in a vacuum foreline after a 15 second silicon nitride deposition process.
도 9는 도 8에 도시된 잔류물의 1그레인의 기본적인 그레인 크기를 도시한 마이크로그래프.Figure 9 is a micrograph showing the basic grain size of one grain of the residue shown in Figure 8;
도 10은 본 발명을 검사하기 전에 수행된 실험동안 진공 포어라인내의 실리콘 피이스상에 증착된 부유성 고형물의 크기를 도시한 마이크로그래프.Figure 10 is a micrograph showing the size of the suspended solids deposited on a silicon piece in a vacuum foreline during an experiment performed prior to testing the present invention.
도 11은 본 발명의 진공라인 세척장치의 제 2실시예에 대한 측단면도.11 is a side cross-sectional view of a second embodiment of the vacuum line cleaning apparatus of the present invention.
도 12는 본 발명의 진공라인 세척장치의 제 3실시예에 대한 측단면도.12 is a side cross-sectional view of a third embodiment of a vacuum line cleaning apparatus of the present invention.
도 13(a)은 본 발명의 진공라인 세척장치의 제 4실시예에 대한 측단면도.13 (a) is a side cross-sectional view of a fourth embodiment of the vacuum line cleaning apparatus of the present invention.
도 13(b) 및 도 13(c)은 도 13(a)의 장치로 배출된 입자에 대한, 도 13(a)의 장치에 사용된 정전기 트랩의 효과를 도시한 도면.Figures 13 (b) and 13 (c) illustrate the effect of the electrostatic traps used in the apparatus of Figure 13 (a) for particles discharged into the apparatus of Figure 13 (a);
도 14(a)도는 본 발명의 진공라인 세척장치의 다른 실시예에 대한 측단면도.Figure 14 (a) is a side cross-sectional view of another embodiment of the vacuum line cleaning apparatus of the present invention.
도 14(b)는 도 14(a)에 도시된 진공라인 세척장치의 실시예에서 한 전극대 다른 전극의 표면적 비를 도시한 도면.14 (b) is a view showing the surface area ratio of one electrode to another electrode in the embodiment of the vacuum line cleaning apparatus shown in Fig. 14 (a). Fig.
도 15도는 도 14(a)에 도시된 진공라인 세척장치의 실시예에 대한 블록도.FIG. 15 is a block diagram of an embodiment of the vacuum line cleaning apparatus shown in FIG. 14 (a). FIG.
도 16(a)은 본 발명의 진공라인 세척장치의 다른 실시예에 대한 측단면도.16 (a) is a side sectional view of another embodiment of the vacuum line cleaning apparatus of the present invention.
도 16(b)은 도 16(a)에 도시된 진공라인 세척장치의 사시도.16 (b) is a perspective view of the vacuum line cleaning apparatus shown in Fig. 16 (a). Fig.
도 17(a)은 플라즈마를 형성하기 위해 마이크로파 전력을 사용하는 본 발명의 진공라인 세척장치의 일 실시예에 대한 측단면도.Figure 17 (a) is a side cross-sectional view of one embodiment of a vacuum line cleaning apparatus of the present invention that uses microwave power to form a plasma.
도 17(b)은 도 17(a)의 진공라인 세척장치의 전면 입면도.17 (b) is a front elevational view of the vacuum line cleaning apparatus of Fig. 17 (a). Fig.
도 18(a), 도 18(b) 및 도 18(c)은 도 17(a)의 장치에서 마이크로파 전력공급에 의해 발생된 전압파형을 도시한 그래프.Figs. 18 (a), 18 (b) and 18 (c) are graphs showing voltage waveforms generated by microwave power supply in the apparatus of Fig. 17 (a).
도 19(a)도는 플라즈마를 형성하기 위해 마이크로파 전력을 사용하는 본 발명의 진공라인 세척장치의 제 2실시예에 대한 측단면도.Figure 19 (a) is a side cross-sectional view of a second embodiment of a vacuum line cleaning apparatus of the present invention using microwave power to form a plasma.
도 19(b)는 도 19(a)의 진공라인 세척장치의 전면 입면도.19 (b) is a front elevational view of the vacuum line cleaning apparatus of Fig. 19 (a). Fig.
도 20은 본 발명의 유효성을 평가하는 검사를 실행할 때 사용된 본 발명의 진공라인 세척장치의 일 실시예에 대한 기본형의 측 단면도.20 is a side cross-sectional view of a basic form of an embodiment of a vacuum line cleaning apparatus of the present invention used in performing an inspection to evaluate the effectiveness of the present invention.
도 21은 PFC를 감소시키기 위해 최적화된 본 발명의 장치에 대한 일 실시예의 측단면도.21 is a side cross-sectional view of one embodiment of an apparatus of the present invention optimized for reducing PFC;
도 22는 본 발명의 PFC 감소장치의 제 2실시예에 대한 측단면도.22 is a side cross-sectional view of a second embodiment of a PFC reducing device of the present invention.
도 23은 본 발명의 PFC 감소장치의 제 3실시예에 대한 측단면도.23 is a side cross-sectional view of a third embodiment of the PFC reducing device of the present invention.
도 24는 본 발명의 PFC 감소장치의 바람직한 제 4실시예의 측단면도.24 is a side cross-sectional view of a fourth preferred embodiment of the PFC reducing device of the present invention.
도 25는 본 발명의 PFC 감소장치의 제 5실시예에 대한 측단면도.25 is a side cross-sectional view of a fifth embodiment of the PFC reducing device of the present invention.
도 26은 본 발명의 PFC 감소장치의 제 6실시예에 대한 측단면도.26 is a side cross-sectional view of a sixth embodiment of the PFC reducing device of the present invention.
도 27은 본 발명의 PFC 감소장치의 제 7실시예에 대한 측 단면도.27 is a side sectional view of a seventh embodiment of the PFC reducing device of the present invention.
도 28(a)은 본 발명의 PFC 감소장치의 다른 실시예에 사용된 가스 통과모듈을 사용하는 본 발명의 PFC 감소장치의 일 실시예에 대한 측면 투시 단면도.28 (a) is a side perspective sectional view of one embodiment of a PFC reducing device of the present invention using a gas passing module used in another embodiment of the PFC reducing device of the present invention.
도 28(b)은 도 28(a)의 가스통과 모듈설계를 사용하는 본 발명의 PFC 감소장치의 일 실시예에 대한 측면투시 단면도.Figure 28 (b) is a side perspective sectional view of one embodiment of a PFC reducing device of the present invention using the gas cylinder and module design of Figure 28 (a).
도 29(a)는 CF4및 N2O 세척가스로부터 플라즈마를 형성한후 얻어진 질량 스펙트럼 데이터를 도시한 그래프.29 (a) is a graph showing mass spectrum data obtained after forming plasma from CF 4 and N 2 O cleaning gas.
도 29(b)는 본 발명의 일 실시예를 검사하기 위한 실험동안 측정된 특정 가스의 방출 피크를 도시한 그래프.FIG. 29 (b) is a graph showing the emission peaks of a specific gas measured during an experiment to examine an embodiment of the present invention. FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]
10: 챔버 25: RF 전력공급원10: chamber 25: RF power source
31: 포어라인 32: 진공펌프 시스템31: Foreline 32: Vacuum pump system
40: 플라즈마 세척장치 104: RF 매칭 유니트40: Plasma cleaning device 104: RF matching unit
106: DC/RF 필터 454: 박판 애노드106: DC / RF filter 454: thin plate anode
468: 하우징468: housing
본 발명은 공정중에 상기 목적을 달성한다. 즉, 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 동작은 부유성 고형물이 포어라인내에 축적되는 것을 막기 위해 추가 처리시간을 소요하지 않고 PFC 방출을 적절히 감소시킨다. 또한, 몇몇의 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 추가 가스 및/또는 소모품을 필요로 하지 않는다.The present invention achieves this object during processing. That is, in a preferred embodiment, the operation of the present invention appropriately reduces the PFC emissions without requiring additional processing time to prevent the floating solids from accumulating in the foreline. Further, in some preferred embodiments, the present invention does not require additional gas and / or consumables.
입자를 감소시키기 위해 최적화된 본 발명에 따른 장치의 일 실시예에 있어서, 한쌍의 용량성 결합 전극은 장치의 인입구 및 배출구 사이에 배치된 래비린드 가스경로를 한정한다. 기판처리 챔버로부터 배출될때(예를들어 CVD단계동안) 진공라인에 다른 방식으로 수집되는 파우더 잔류물 및 다른 부유성 고형물은 가스 통로에서 트래핑된다. 이 장치는 가스 통로내에 플라즈마를 형성하기 위해서 전극에 전력을 공급하는 플라즈마 발생시스템을 포함할 수 있다. 플라즈마는 세척 사이클 동안 가스통로를 통해 펌핑되는 비반응성 배출가스로부터 형성된다. 플라즈마로부터의 성분은 배출라인을 통해 그리고 이 배출라인으로부터 용이하게 펌핑되는 가스 생성물로 트래핑된 부유성 고형물을 변환시키기 위해 상기 트래핑된 부유성 고형물과 반응한다.In one embodiment of the device according to the invention optimized for reducing particles, a pair of capacitive coupling electrodes define a labyrinth gas path disposed between the inlet and the outlet of the apparatus. Powder residues and other suspended solids that are otherwise collected in the vacuum line when exhausted from the substrate processing chamber (e.g., during the CVD step) are trapped in the gas passages. The apparatus may include a plasma generation system that supplies power to the electrodes to form a plasma within the gas passageway. The plasma is formed from non-reactive discharge gas pumped through the gas path during the cleaning cycle. The components from the plasma react with the trapped suspended solids to convert the suspended solids traps trapped through the discharge line and from the discharge line to gas products that are easily pumped.
다른 실시예에 있어서, 본 발명의 장치는 유체도관을 한정하는 대향표면을 가진 제 1 및 제 2부재를 포함한다. 유체도관은 인입구와, 배출구와, 유체도관을 통해 흐르는 부유성 고형물을 수집하고 이 부유성 물질이 수집챔버로부터 빠져나가는 것을 막기 위해 구성 및 배열된 인입구 및 배출구 사이의 수집챔버를 포함한다. 마이크로파 플라즈마 발생시스템은 상기 유체도관내의 에천트 가스로부터 플라즈마를 형성하기 위해 장치에 효과적으로 접속된다. 상기 플라즈마로부터의 성분은 유체도관으로부터 펌핑될 수 있는 가스 생성물을 형성하기 위해 수집 챔버에 수집된 부유성 고형물과 반응한다. 본 발명의 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2부재는 각각의 전극이며, 상기 장치는 전극표면상에 부유성 고형물을 수집하기 위해 두 개의 전극 사이에 전압을 공급하는 입자 트래핑 시스템을 포함한다. 플라즈마는 장치로부터 펌핑될 수 있는 가스 생성물로 상기 부유성 고형물을 변환하기 위해 전기적으로 수집된 부유성 고형물과 반응한다.In another embodiment, an apparatus of the present invention includes first and second members having opposing surfaces defining a fluid conduit. The fluid conduit includes an inlet, an outlet, and a collection chamber between the inlet and outlet configured and arranged to collect suspended solids flowing through the fluid conduit and prevent the oleophilic material from escaping the collection chamber. A microwave plasma generation system is effectively connected to the apparatus to form a plasma from the etchant gas in the fluid conduit. The components from the plasma react with the suspended solids collected in the collection chamber to form a gaseous product that can be pumped from the fluid conduit. In a preferred embodiment of the apparatus of the present invention, the first and second members are respective electrodes, and the apparatus comprises a particle trapping system for supplying a voltage between two electrodes to collect floating solids on the electrode surface . The plasma reacts with the suspended solids collected electrically to convert the suspended solids into gaseous products that can be pumped from the apparatus.
가스 통로는 인력이 통로를 통해 흐르는 부유성 고형물을 수집하고 이 부유성 고형물이 수집챔버로부터 빠져나오는 것을 막기 위해 작용하도록 구성 및 배열되는 적어도 하나의 수집챔버를 포함한다. 더욱이, 전압은 통로를 통해 흐르는 부유성 고형물을 수집 및 트래핑하는데 도움이되는 전극 사이의 전압을 만들기 위해 적어도 하나의 전극에 공급된다.The gas passageway includes at least one collection chamber configured and arranged to collect the floating solids flowing through the passageway and to prevent the floating solids from escaping the collection chamber. Moreover, the voltage is supplied to at least one electrode to create a voltage between the electrodes that helps to collect and trap the floating solids flowing through the passages.
다른 실시예에 있어서, 본 발명은 반도체 처리장치로부터의 PFC 방출을 감소시키기 위해 설계된다. 이러한 장치는 유체도관을 한정하는 용기 챔버를 포함한다. PFC 산화제는 유체도관내에 있으며, 플라즈마 생성시스템은 상기 장치를 통해 펌핑되는 방출 PFC가스로부터 플라즈마를 형성한다. 플라즈마로부터의 성분은 방출 PFC가스를 덜 해로운 물용해 비PFC가스 생성물 및 부산물로 변환하기 위해 PFC 산화제와 반응한다.In another embodiment, the present invention is designed to reduce PFC emissions from semiconductor processing devices. Such an apparatus includes a vessel chamber defining a fluid conduit. The PFC oxidant is in the fluid conduit and the plasma generation system forms a plasma from the emitted PFC gas pumped through the device. The components from the plasma react with the PFC oxidant to convert the effluent PFC gas into less harmful water soluble non-PFC gas products and byproducts.
본 발명의 장치는 실리콘 함유 필터내에 PFC 산화제를 제공한다. 플라즈마 생성시스템은 상기 장치로부터 펌핑되는 방출 PFC 가스로부터 플라즈마를 생성한다. 플라즈마로부터의 성분은 필터내에서 실리콘 함유 화합물과 반응하며 방출 PFC 가스를 덜 해로운 비PFC가스 생성물 및 부산물로 변환한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 실리콘 함유 화합물은 산화실리콘 물질이다.The apparatus of the present invention provides a PFC oxidant in a silicon containing filter. The plasma generation system produces a plasma from the emitted PFC gas pumped from the apparatus. The components from the plasma react with the silicon-containing compounds in the filter and convert the released PFC gas into less harmful non-PFC gas products and byproducts. In a preferred embodiment of the present invention, the silicon containing compound is a silicon oxide material.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 가스 실리콘원 및/또는 산소원은 PFC 산화제를 제공하기 위해 상기 장치내로 유입된다. 플라즈마는 가스 실리콘원 및/또는 산소원 및 PFC가스로부터 형성된다. 플라즈마로부터의 성분은 덜 해로운 비 PFC가스 생성물 및 부산물로 변환시키기 위해 반응한다.In another embodiment of the present invention, the gaseous silicon source and / or the source of oxygen are introduced into the apparatus to provide a PFC oxidant. The plasma is formed from a gaseous silicon source and / or an oxygen source and a PFC gas. The components from the plasma react to convert less harmful non-PFC gas products and by-products.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 입자 트래핑 및 수집 시스템은 기판처리챔버에 접속된 배출라인내에 축적된 입자를 감소시키며, 이 수집된 입자 및 잔류물은 PFC 산화제를 제공한다. 입자 트래핑 및 수집 시스템은 이러한 잔류물을 생성하는 증착공정으로부터 실리콘 함유 잔류물을 트래핑한다. 플라즈마 생성 시스템은 방출 PFC 가스로부터 플라즈마를 형성한다. 플라즈마로부터의 성분은 방출 PFC 가스를 덜 해로운 비 PFC 가스 생성물 및 부산물로 변환시키기 위해 수집된 잔류물과 반응한다.In another embodiment of the present invention, the particle trapping and collecting system reduces particles accumulated in the discharge line connected to the substrate processing chamber, and the collected particles and residues provide a PFC oxidant. The particle trapping and collecting system traps silicon-containing residues from a deposition process that produces such residues. The plasma generation system forms a plasma from the emitted PFC gas. The components from the plasma react with the collected residues to convert the released PFC gas into less harmful non-PFC gas products and by-products.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 한쌍의 용량성 접속 전극은 래비린드 가스 통로를 한정한다. DC 또는 AC 전압은 통로내에 전계를 만들기 위해 전극에 공급된다. 전계는 통로를 통해 배출된 음전압 입자를 한전극상으로 끌어당기며 다른 전극상에 양전하 입자를 끌어당긴다. 한정된 통로는 인력이 통로를 통해 배출된 부유성 고형물을 트래핑하기 위해 작용하는 적어도 하나의 영역(수집챔버)을 포함한다. 통로를 통해 배출된 PFC 가스는 전극에 공급된 RF 전력에 영향을 받아서 플라즈마 상태로 여기된다. 플라즈마로부터의 성분은 PFC 가스를 비 PFC 가스 부산물로 변환하기 위해 수집챔버내에 트래핑된 실리콘 잔류물 입자와 반응한다.In a preferred embodiment of the present invention, a pair of capacitive connecting electrodes define a labyrinth gas passageway. A DC or AC voltage is applied to the electrodes to create an electric field within the passageway. The electric field pulls the negative voltage particles discharged through the passages onto the positive electrode, and attracts the positively charged particles onto the other electrode. The confined passageway includes at least one region (collection chamber) in which the graft acts to trap the suspended solids discharged through the passageway. The PFC gas discharged through the passage is affected by the RF power supplied to the electrode and is excited into a plasma state. The components from the plasma react with the silicon residue particles trapped within the collection chamber to convert the PFC gas to a non-PFC gas byproduct.
본 발명은 첨부된 도면을 참조로하여 이하에서 상세히 설명될 것이다.The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
I. 전형적인 반도체 처리챔버I. Typical Semiconductor Processing Chamber
본 발명의 장치는 다양한 다른 반도체 처리장치와 관련하여 사용될 수 있다. 하나의 적절한 장치인 화학기상증착 장치는 단순화된 평행판 화학기상증착 시스템(10)의 단면도인 도 1에 도시되어 있다. 시스템(10)은 진공챔버(15)내의 서셉터(12)에 위치하는 웨이퍼(도시안됨)에 증착가스를 분산시키는 가수분배 매니폴드(11)를 포함한다. 서셉터(12)는 열적으로 응답한다. 서셉터(12)(그리고 서셉터(12)의 상부면상에 지지된 웨이퍼)는 하부 로딩/오프-로딩 위치와 매니폴드(11)에 인접한 상부 처리위치(14) 사이에 제어가능하게 이동될 수 있다.The apparatus of the present invention can be used in connection with various other semiconductor processing apparatuses. One suitable apparatus, chemical vapor deposition apparatus, is shown in FIG. 1, which is a cross-sectional view of a simplified parallel plate chemical vapor deposition system 10. The system 10 includes a hydrolysis manifold 11 that distributes the deposition gas to a wafer (not shown) located in the susceptor 12 in the vacuum chamber 15. [ The susceptor 12 responds thermally. The susceptor 12 (and the wafer supported on the upper surface of the susceptor 12) can be controllably moved between the lower loading / off-loading position and the upper processing position 14 adjacent the manifold 11 have.
서셉터(12) 및 웨이퍼가 처리위치(14)에 있을 때, 그들은 환형 진공 매니폴드(24)내에 배출하는 다수의 이격된 홀(23)을 가진 격벽판(17)에 의해 둘러싸인다. 처리동안, 매니폴드(11)에 대한 가스 인입구는 화살표(21)에 의해 지시된 것처럼 웨이퍼의 표면 전반에 걸쳐 균일하게 분배된다. 이때, 가스는 진공펌프 시스템(32)에 의해 진공 포어라인(31)을 경유하여 포트(23)를 통해 원형 진공 매니폴드(24)로 배출된다. 가스가 매니폴드(11)에 도달하기전에, 증착 및 캐리어 가스는 가스 라인(18)을 통해 혼합 챔버(19)로 공급되며, 여기서 증착 및 캐리어 가스는 접속된 다음 매니폴드(11)로 전달된다.When the susceptor 12 and the wafer are in the processing position 14 they are surrounded by a bulkhead plate 17 having a plurality of spaced holes 23 that exit into the annular vacuum manifold 24. During processing, the gas inlet to the manifold 11 is evenly distributed across the surface of the wafer as indicated by arrow 21. At this time, the gas is discharged by the vacuum pump system 32 via the vacuum foreline 31 to the circular vacuum manifold 24 through the port 23. Before the gas reaches the manifold 11, the deposition and carrier gases are supplied to the mixing chamber 19 through the gas line 18 where the deposition and carrier gases are connected and then delivered to the manifold 11 .
제어된 플라즈마는 RF 전력공급원(25)으로부터 매니폴드(11)에 공급된 RF에너지에 의해 웨이퍼에 인접하여 형성된다. 가스 분배 매니폴드(11)는 RF전극이며, 서셉터(12)는 접지된다. RF 전력공급원(25)은 챔버(15)내로 유입된 반응성 종(species)의 분해를 향상시키기 위해 매니폴드(11)에 단일 또는 혼합된 주파수 RF전력(또는 다른 적정 변수)중 하나를 공급할 수 있다.The controlled plasma is formed adjacent to the wafer by the RF energy supplied from the RF power supply 25 to the manifold 11. The gas distribution manifold 11 is an RF electrode and the susceptor 12 is grounded. The RF power supply 25 can supply one of the single or mixed frequency RF power (or other suitable parameters) to the manifold 11 to improve the decomposition of the reactive species introduced into the chamber 15 .
원형 외부 램프 모듈(26)은 석영 윈도우(28)를 통해 조준된 환형형태의 광(27)을 서셉터(12)의 환형 외부 주변부상에 제공한다. 이러한 열분배는 서셉터의 고유 열손실 패턴을 보상하며 증착을 달성하기 위해 서셉터 및 웨이퍼를 균일하게 가열한다.The circular outer lamp module 26 provides light 27 in the form of an annulus shaped through the quartz window 28 onto the annular outer periphery of the susceptor 12. This heat distribution compensates the intrinsic heat loss pattern of the susceptor and uniformly heats the susceptor and the wafer to achieve deposition.
모터(도시안됨)는 처리위치(14) 및 하부 웨이퍼 로딩위치 사이에 서셉터(12)를 상승 및 하강시킨다. 가스라인(18) 및 RF 전력공급원(25)에 접속된 모터 가스공급밸브(도시안됨)는 단지 일부가 도시된 제어라인(36)위의 프로세서(34)에 의해 제어된다. 프로세서(34)는 메모리(38)와 같은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 제어하에서 동작한다. 컴퓨터 프로그램은 타이밍, 가스 혼합, 챔버압력, 챔버온도, RF 전력레벨, 서셉터 부분 및 특정공정의 다른 파라미터를 명령한다.A motor (not shown) raises and lowers the susceptor 12 between the processing position 14 and the lower wafer loading position. A motor gas supply valve (not shown) connected to the gas line 18 and the RF power supply 25 is controlled by the processor 34 on the control line 36 only partially shown. The processor 34 operates under the control of a computer program stored in a computer readable medium, such as the memory 38. The computer program commands timing, gas mixing, chamber pressure, chamber temperature, RF power level, susceptor portion and other parameters of the particular process.
전형적으로, 몇몇 또는 모든 챔버 라이닝, 가스 인입구 매니폴드 면판,지지 핑거(13) 및 다양한 다른 반응기 하드웨어는 양극처리된 알루미늄과 같은 물질로 제조된다. 이러한 PECVD 장치의 예는 열적 CVD/PECVD 반응기 및 이산화실리콘의 열적 화학기상증착과 인-시튜 다중단계 평탄화 공정 사용으로 명칭되고, 공통으로 양도된 미합중국 특허 제 5,000,113호에 개시되어 있다.Typically, some or all of the chamber linings, gas inlet manifold face plates, support fingers 13, and various other reactor hardware are made of a material such as anodized aluminum. Examples of such PECVD devices are described in commonly assigned U. S. Patent No. 5,000,113, entitled " Thermal CVD / PECVD Reactor ", and " Use of In-Situ Multi-step Planarizing Process "
전술한 반응기는 설명을 하기 위해 사용되었으며, 본 발명에서는 전자 사이클로티론 공진(ECR) 플라즈마 CVD 장치 및 유도결합 RF 고밀도 플라즈마 CVD장치 등과 같은 다른 CVD 장치가 사용될 수 있다. 본 발명에서는 또한 열 CVD장치, 플라즈마 에칭장치, 물리 기상증착 장치 및 다른 기판처리장치가 사용될 수 있다. 본 발명의 장치 및 진공라인내에 증착 축적을 막기 위한 방법은 임의의 특정 반도체 처리장치 및 임의의 특정 증착 또는 에칭공정 및 방법에 제한되지 않는다.The above-described reactor has been used for explanation, and other CVD apparatuses such as electron cyclotron resonance (ECR) plasma CVD apparatus and inductively coupled RF high density plasma CVD apparatus and the like can be used in the present invention. Also in the present invention, a thermal CVD apparatus, a plasma etching apparatus, a physical vapor deposition apparatus, and other substrate processing apparatus can be used. The apparatus of the present invention and the method for preventing deposition accumulation in a vacuum line are not limited to any particular semiconductor processing apparatus and any particular deposition or etching process and method.
II. 전형적인 본 발명의 사용II. The use of a typical invention
CVD 반응기(10)에 의해 실행되는 화학기상증착 공정과 같은 반도체 처리공정동안, 다양한 가스 폐물 생성물 및 오염물은 진공챔버(15)로부터 진공라인(31)내로 배출된다. 실행된 특정공정에 따라, 이들 배출 생성물은 그것이 앞면라인을 통해 배출될때 포어라인내에 잔류물 또는 유사한 파우더 물질을 남기는 부분적으로 반응된 생성물 및 부산물과 같은 부유성 고형물 또는 PFC 가스중 하나 또는 둘다를 포함할 수 있다. 본 발명은 포어라인내에 부유성 고형물의 축적을 막으며 진공챔버(15)로부터 방출된 PFC 가스를 감소시킨다. 본 발명의 다른 실시예는 입자의 축적을 막거나 또는 PFC 가스방출을 감소시키기 위해 설계 및 사용된다. 또한, 본 발명의 몇몇의 실시예는 입자의 축적 및 PFC 방출을 감소시키기 위해 최적화된다.During the semiconductor processing process, such as the chemical vapor deposition process performed by the CVD reactor 10, various gas waste products and contaminants are discharged from the vacuum chamber 15 into the vacuum line 31. Depending on the particular process performed, these effluent products include one or both of a suspended solids or PFC gas, such as partially reacted products and by-products, which leave a residue or similar powder material in the foreline when it is discharged through the frontal line can do. The present invention prevents the accumulation of suspended solids in the foreline and reduces the PFC gas emitted from the vacuum chamber (15). Other embodiments of the present invention are designed and used to prevent accumulation of particles or to reduce PFC gas emissions. In addition, some embodiments of the present invention are optimized to reduce particle accumulation and PFC emissions.
본 발명의 장치에 적합한 도 1의 단순화된 CVD 장치의 단면도인 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 장치는 배출가스원의 하류에 위치한다. 이 장치는 진공 포어라인의 부분에 접속되거나 또는 이 진공 포어라인의 부분을 교체할 수 있다. 도 2에 있어서, 하류 플라즈마 세척장치(40)(이하 DPA(40) 또는 DPA로 언급됨)는 진공라인(31)을 따라 진공 펌프시스템(32) 및 진공 매니폴드(24) 사이에 사용된다. 그것의 위치때문에, 진공챔버(15)로부터 배출된 가스는 DPA(40)를 통과한다. DPA(40)는 진공라인(31)을 따라 임의의 위치에 배치될 수 있으며, DPA(40)는 챔버(15)로부터 배출된 가스가 진공라인(31)의 임의의 부분을 통과하기 전에 DPA(40)을 통과하도록 배출 매니폴드(24)에 가능한 근접하여 배치된다.As shown in Figure 2, which is a cross-sectional view of the simplified CVD apparatus of Figure 1 suitable for the apparatus of the present invention, the apparatus of the present invention is located downstream of the exhaust gas source. The device may be connected to a portion of the vacuum foreline or may replace a portion of the vacuum foreline. 2, a downstream plasma cleaning apparatus 40 (hereinafter referred to as DPA 40 or DPA) is used along the vacuum line 31 between the vacuum pump system 32 and the vacuum manifold 24. Because of its position, the gas discharged from the vacuum chamber 15 passes through the DPA 40. [ The DPA 40 may be positioned at any location along the vacuum line 31 and the DPA 40 may be positioned in the DPA 40 before the gas exiting the chamber 15 passes through any portion of the vacuum line 31. [ 40 as close as possible to the discharge manifold 24.
또한, 도 3에 도시된 것처럼, 진공라인(31)에 두개이상의 DPA를 접속하는 것이 가능하다. 이러한 구조는 입자 및 잔류물 축적으로부터 진공펌프(32)를 더 보호하기 위해 입자를 수집하는 두개의 DPA를 사용할 수 있다. 도 3에 도시된 구조에 있어서, 제 2DPA(42)는 펌프(32)앞 DPA(40)의 하류에 배치된다. 만일 임의의 부유성 고형물은 DPA(40)으로부터 누출된다면, 이 부유성 고형물은 DPA(42)내에서 트래핑되어 가스형태로 변환될 수 있다. 선택적으로, DPA(40, 42)는 개별 RF전력공급원에 의해 각각 구동될 수 있으며 처리챔버(10)에 접속된 주 RF전력공급원으로부터 모두 구동될 수 있다.It is also possible to connect two or more DPAs to the vacuum line 31, as shown in Fig. Such a structure may use two DPA collecting particles to further protect the vacuum pump 32 from particle and residue accumulation. In the structure shown in Fig. 3, the second DPA 42 is disposed downstream of the DPA 40 in front of the pump 32. In Fig. If any suspended solids leak from the DPA 40, the suspended solids can be trapped in the DPA 42 and converted to gaseous form. Alternatively, the DPAs 40, 42 may be driven by separate RF power sources, respectively, and may be all driven from a main RF power source connected to the processing chamber 10.
이러한 두개의 DPA구조는 방출된 PFC가스를 더 제한하기 위해 PFC감소를 위해 사용된 두개의 DPA에 사용될 수 있다. 또한, 두개의 DPA 구조는 입자 감소를 위해 사용되는 하나의 DPA와 PFC감소를 위해 사용되는 하나의 DPA를 포함할 수 있다. 만일 PFC 감소 및 입자수집을 위해 사용되는 개별 DPA가 사용된다면, PFC 감소 DPA의 앞면하류에서 입자수집을 위해 사용되는 DPA의 위치를 설정하는 것은 바람직하다. 이러한 구조는 다음 단락보다 전체 포어라인에 입자축적을 더 막을 수 있으며 PFC감소 DPA의 원하지 않는 입자축적을 감소시킬 수 있다.These two DPA structures can be used for the two DPAs used for PFC reduction to further limit the emitted PFC gas. In addition, the two DPA structures may include one DPA used for particle reduction and one DPA used for PFC reduction. If individual DPAs used for PFC reduction and particle collection are used, it is desirable to set the position of the DPA used for particle collection downstream of the front of the PFC reduction DPA. This structure can further prevent particle accumulation over the entire foreline and reduce unwanted particle accumulation of the PFC reduced DPA over the next paragraph.
포어라인의 입자축적을 감소시키고 PFC 방출을 감소시키기 위해 사용되는 DDPA(40)의 다양한 구조 및 실시예는 이하에서 상세히 설명될 것이다. 이들 실시예는 전형적인 목적을 위해 설명된다. 어쨌튼, 본 발명은 이들 특정 구조 또는 실시예에 제한된다.Various structures and embodiments of the DDPA 40 used to reduce particle accumulation of the foreline and reduce PFC emissions will be described in detail below. These embodiments are described for exemplary purposes. In any event, the present invention is limited to these specific structures or embodiments.
A. 입자감소를 위해 사용되는 DPA(40)의 특정 실시예A. Specific embodiments of the DPA 40 used for particle reduction
본 발명의 몇몇 실시예는 상기 입자가 챔버로부터 배출될때 포어라인내의 입자 및 잔류물 축적을 감소시키기 위해 구성 및 사용된다. 이러한 부유성 고형물의 실시예처럼, 선구물질로서 실란(SiH4), 질소(N2) 및 암모니아(NH3)를 사용하여 질화실리콘을 증착하는동안, SixNyHz,SixHy로 이루어진 브라운 파우더의 형태를 가진 잔류물과 원소 실리콘은 포어라인에서 관찰되었다. 이러한 잔류물 축적은 SiH4+N2+NH3의 반응중 절반반응 부산물로부터 발생된다. 실란기초 질화실리콘CVD 증착동작은 대부분의 입자를 발생시키는 기판처리 동작 사이에 있다. 다른 기판처리동작은 입자 축적 및 잔류물을 발생시킬 수 있다. 예를들어, 유사한 잔류물은 디실란(Si2H6) 또는 유기원과 같은 다른 선구물질 가스 또는 액체를 사용하여 질화실리콘층의 증착동안 형성된다. 잔류물 축적은 다른 층 사이에 옥시질화막, 산화실리콘, 실리콘 카아바이드 및 비결정 실리콘막을 증착시키는 동안 발생할 수 있으며 플라즈마 에칭 및 다른 처리단계동안 발생할 수 있다.Some embodiments of the present invention are configured and used to reduce particle and residue buildup in the foreline when the particles are discharged from the chamber. As exemplary of such suspended solids for example, as a precursor silane (SiH 4), nitrogen (N 2) and for depositing the silicon nitride using ammonia (NH 3), Si x N y H z, Si x H y The residue in the form of brown powder and elemental silicon were observed in the foreline. This residue accumulation occurs from half reaction by-products during the reaction of SiH 4 + N 2 + NH 3 . The silane-based nitrided silicon CVD deposition operation is between substrate processing operations that generate most of the particles. Other substrate processing operations can generate particle accumulation and residue. For example, similar residues are formed during deposition of the silicon nitride layer using disilane (Si 2 H 6 ) or other precursor gases or liquids such as organic sources. Residue accumulation may occur during deposition of oxynitride, silicon oxide, silicon carbide, and amorphous silicon films between other layers and may occur during plasma etching and other processing steps.
본 발명의 입자감소 실시예는 수집챔버에서 부유성 고형물을 트래핑하여 플라즈마 상태로 진공포어라인을 통해 배출된 반응성 가스와 수집챔버내의 잔류물 및 부유성 고형물을 여기시킴으로서 잔류물 및 부유성 고형물의 축적을 막는다. 플라즈마는 라인내에 증착을 형성하지 않고 DPA 및 진공라인을 통해 펌핑될 수 있은 가스 생성물 및 부산물을 형성하기 위해 수집챔버내에 트래핑되는 잔류물 및 부유성 고형물과 반응한다.The particle reduction embodiment of the present invention is a method of trapping suspended solids in a collection chamber to excite residual gases and suspended solids in the collection chamber and reactive gas discharged through the vacuum foreline into a plasma state to accumulate residues and suspended solids Lt; / RTI > The plasma reacts with the residues trapped in the collection chamber and the suspended solids to form gaseous products and by-products that can be pumped through the DPA and vacuum lines without forming a deposit in the line.
동작중, 증착가스가 진공라인(31)을 통해 진공챔버로부터 배출될때, 가스로부터의 부유성 고형물 및 잔류물은 DPA내의 가스통로의 내부표면상에 장착된다. 부유성 고형물 및 잔류물의 제거는 DPA내에서 플라즈마를 형성하기 위해서 DPA(40)을 동작시킴으로서 수행될 수 있다. DPA는 에천트 가스가 챔버(15)로부터 배출될때 세척 사이클동안 플라즈마를 형성하기 위해 동작된다.During operation, as the deposition gas exits the vacuum chamber through the vacuum line 31, the suspended solids and residues from the gas are mounted on the inner surface of the gas passage in the DPA. Removal of the suspended solids and residues may be performed by operating the DPA 40 to form a plasma within the DPA. The DPA is operated to form a plasma during the cleaning cycle when the etchant gas is evacuated from the chamber 15.
동작중, DPA(40)는 플라즈마 상태로 DPA를 통해 흐르는 배출(에천트)가스로부터 플라즈마를 형성하는 전계를 만든다. 플라즈마는 앞면을 통해 펌핑될 수 있은 가스 생성물 및 부산물로 DPA(40)내의 부유성 고형물의 분해를 촉진시켜서, 포어라인내에서 입자증착 또는 잔류물 축적을 막는다. 예를들어, DPA(40)내의 잔류물 축적이 질화실리콘 증착에 대하여 SixNyHz,SixHy및 원소 실리콘을 포함하는 브라운 파우더의 형태이고 세척동안 사용된 에천트 가스가 CF4및 N2O 혼합물인 경우, DPA(40)에 의해 형성된 플라즈마는 SiOx,COF2,F2,SiOF2,CO 및 CO2,NO 및 O2와 같은 가스 성분으로 분해된다.In operation, the DPA 40 creates an electric field that forms a plasma from the exhaust (etchant) gas flowing through the DPA in a plasma state. The plasma promotes the decomposition of the suspended solids in the DPA 40 as gaseous products and by-products that can be pumped through the front surface, thereby preventing particle deposition or residue buildup in the foreline. For example, the residue accumulation in the DPA 40 is in the form of a brown powder containing Si x N y H z , Si x H y and elemental silicon for silicon nitride deposition, and the etchant gas used during the cleaning is CF 4 And a mixture of N 2 O, the plasma formed by the DPA 40 is decomposed into gas components such as SiO x , COF 2 , F 2 , SiOF 2 , CO and CO 2 , NO and O 2 .
몇몇의 응용에서, DPA(40)내로 배출된 에천트 가스로부터 플라즈마를 만드는 것보다, DPA(40)는 기판처리챔버에 형성된 플라즈마를 실제적으로 유지한다. 즉, 이들 응용에서, 챔버내에 형성된 몇몇 또는 모든 플라즈마는 챔버의 하류에서 작용한다. 이것은 플라즈마가 고반응성 플루오로화 종으로부터 형성될때 챔버세척 동작동안 발생할 수 있다. 플라즈마로부터의 성분은 여기 또는 플라즈마 상태에서 챔버로부터 포어라인 및 DPA로 배출될 수 있다. 따라서, 이들 실시예에 있어서, DPA(40)의 전계는 플라즈마를 유지할 수 있다. 플라즈마가 DPA내에 유지되거나 또는 DPA내에서 생성되는지의 여부에 따라 DPA의 설계 및 동작은 보정될 필요가 없다.In some applications, the DPA 40 actually holds the plasma formed in the substrate processing chamber, rather than creating a plasma from the etchant gas exhausted into the DPA 40. That is, in these applications, some or all of the plasma formed in the chamber act downstream of the chamber. This may occur during chamber cleaning operations when the plasma is formed from highly reactive fluorinated species. The components from the plasma may be discharged from the chamber to the foreline and DPA in an excited or plasma state. Therefore, in these embodiments, the electric field of the DPA 40 can sustain the plasma. The design and operation of the DPA need not be corrected depending on whether the plasma is maintained in the DPA or generated in the DPA.
DPA(40)가 세척 사이클 동안만 플라즈마를 형성 및/또는 유지하기 위해 동작하는동안, CVD 가스와 더 반응하도록 증착 및 세척 사이클 동안 플라즈마를 유지하는 것이 가능하다. 이러한 구조에 있어서, 추가 에천트 가스는 이하에 더 상세히 기술된 것처럼 증착 사이클 동안 DPA의 하류 및 DPA내로 유입될 수 있다.It is possible to maintain the plasma during the deposition and cleaning cycles to react further with the CVD gas while the DPA 40 is operating to form and / or maintain the plasma only during the cleaning cycle. In this structure, the additional etchant gas may be introduced into the DPA and into the DPA during the deposition cycle as described in more detail below.
DPA(40)내의 일반적인 증착에 의해 잔류물을 수집하는 것외에, DPA(40)의 다양한 바람직한 실시예는 부유성 고형물이 DPA의 하류에 증착될 수없도록 DPA내에서 챔버(15)로부터 배출된 부유성 고형물을 트래핑하기 위해 설계된다. 트랩은 이하에 더 상세히 기술된 것처럼 기계, 정전기 및/또는 열적 트랩 메커니즘에 의해 행해진다. 일단 트래핑되면, 부유성 고형물은 진공라인(31)을 통해 펌핑되는 가스 부산물을 형성하기 위해 세척처리동안 플라즈마의 능동 종과 반응할때까지 DPA(40)에서 유지된다.In addition to collecting residues by conventional deposition in the DPA 40, various preferred embodiments of the DPA 40 include a process for removing suspended solids from the chamber 15 in the DPA such that the suspended solids can not be deposited downstream of the DPA. It is designed for trapping oily solids. Traps are made by mechanical, electrostatic and / or thermal trap mechanisms as described in more detail below. Once trapped, the suspended solids are maintained in the DPA 40 until they react with the active species of the plasma during the cleaning process to form gaseous byproducts pumped through the vacuum line 31.
이들 실시예에 있어서, DPA내에서 플라즈마를 형성하거나 또는 유지하는 전계를 가하지 않고 입자축적을 감소시키는 것이 가능하다. 이것은 에천트(플루오로)의 이온화가 세척 플라즈마에서 발생된 자유 기(free radical)가 DPA내로 배출될때 여기된 상태를 유지하기에 충분히 긴 수명을 가지도록 챔버세척동안 충분히 높을때 가능하다. 여기된 상태에서, 자유 기는 트래핑된 부유성 고형물과 반응하여 앞서 기술된 것처럼 가스 생성물로 부유성 고형물을 변환한다.In these embodiments, it is possible to reduce the particle accumulation in the DPA without applying an electric field to form or hold the plasma. This is possible when the ionization of the etchant (fluoro) is sufficiently high during chamber cleaning to have a lifetime long enough to maintain the excited state of the free radicals generated in the cleaning plasma as they exit into the DPA. In the excited state, the free radicals react with trapped suspended solids to convert suspended solids into gaseous products as described above.
플라즈마는 용량성 결합 전극 또는 유도성 결합 코일에 HF 또는 RF 전력을 가하는 것과 같은 다양한 공지된 기술과 마이크로파 또는 ECR 기술을 사용하여 DPA(40)내에서 발생될 수 있다. 이들 방법에 대한 일부 특정 실시예는 이하에서 더 상세히 기술될 것이다. 이하에 기술된 각각의 실시예에서, DPA가 저비용으로 설계되는 것은 바람직하다. 즉, DPA(40)는 임의의 여분의 세척가스 또는 여분의 세척시간의 사용을 필요로하지 않고 포어라인내에 입자축적을 막도록 바람직하게 설계된다. 또한, DPA가 균일성, 입자 오염, 압력등과 같은 막 특성에 악영향을 미치지 않는 것은 바람직하다.Plasma can be generated in the DPA 40 using a variety of known techniques, such as applying HF or RF power to the capacitive coupling electrode or the inductive coupling coil, and microwave or ECR techniques. Some specific embodiments of these methods will be described in more detail below. In each of the embodiments described below, it is desirable that the DPA is designed for low cost. That is, the DPA 40 is preferably designed to prevent particle accumulation in the foreline without requiring the use of any extra cleaning gas or extra cleaning time. It is also desirable that the DPA does not adversely affect film properties such as uniformity, particle contamination, pressure, and the like.
1. 바람직한 실시예1. Preferred Embodiment
도 4(a)-4(f)는 잔류물 및 입자 축적을 감소시키기 위해 구성 및 최적화된 DPA(40)의 바람직한 실시예에 대한 다양한 투시 단면도이다. 도 4(a)는 문이 제거된 DPA(40)의 정면 투시도이다. 도 4(b)는 DPA의 전면 평면도(문이 제거된)이다. 도 4(c)는 DPA의 중심에서 평면을 따라 취해진 전면 투시 단면도이다. 도 4(d)는 DPA의 중심에서 평면을 따라 취해진 측면 투시 단면도이다. 도 4(e)는 DPA(40)의 접속부를 통해 전력을 공급하는 단면도이다. 도 4(f)는 부착된 문 및 핸들을 가진 DPA(40)의 투시도이다.4 (a) -4 (f) are various perspective cross-sectional views of a preferred embodiment of the DPA 40 constructed and optimized to reduce residue and particle buildup. 4 (a) is a front perspective view of the DPA 40 with the door removed. 4 (b) is a front plan view of the DPA (door is removed). 4 (c) is a front perspective cross-sectional view taken along the plane at the center of the DPA. Figure 4 (d) is a side cross-sectional view taken along the plane at the center of the DPA. 4 (e) is a cross-sectional view for supplying electric power through the connection portion of the DPA 40. Fig. 4 (f) is a perspective view of DPA 40 with attached door and handle.
도 4(a) 내지 도 4(f)에 도시된 것처럼, DPA(40)는 인입구(50) 및 배출구(52)를 포함한다(도 4(c)에 도시됨). 인입구(50) 및 배출구 사이에는 한쌍의 대향하는 알루미늄 전극, 즉 캐소드(56) 및 애노드(58)에 의해 한정된 유체 도관(54)(가스통로)이 있다. DAP(40)는 결합 메커니즘(64, 66)(도 4(a))을 통해 포어라인(또는 처리챔버에 직접 접속됨)에 접속된다. 예를들어, DPA(40)는 결합 메커니즘(64)에 의해 챔버배출구에 직접 접속되며, 포어라인의 시작부는 결합 메커니즘(66)에서 DPA에 접속된다. 기판처리챔버로부터 포어라인으로 배출된 가스 및 부유성 고형물은 인입구(50)를 통해 DPA(40)으로 이동하여 배출구를 통해 배출된다.As shown in Figures 4 (a) - (f), the DPA 40 includes an inlet 50 and an outlet 52 (shown in Figure 4 (c)). Between the inlet 50 and the outlet there is a fluid conduit 54 (gas conduit) defined by a pair of opposed aluminum electrodes, namely a cathode 56 and an anode 58. The DAP 40 is connected to the foreline (or directly connected to the process chamber) via the engagement mechanisms 64 and 66 (Fig. 4 (a)). For example, the DPA 40 is connected directly to the chamber outlet by a coupling mechanism 64, and the beginning of the foreline is connected to the DPA at the coupling mechanism 66. The gases and suspended solids discharged from the substrate processing chamber to the foreline travel through the inlet 50 to the DPA 40 and exit through the outlet.
이동가능한 알루미늄 문(63)(도 4(d))은 뒤판(65)(도 4(d))과 함께 가스통로(54)를 밀봉한다. 알루미늄 문(63) 및 뒤판(65)은 전극(애노드)(58)에 전기적으로 접속된다. 전극(56, 58),문(63) 및 뒤판(65)은 DPA(40)내로 배출된 가스가 누출되는 것을 막는 밀봉된 진공챔버(유체도관(54))를 형성한다. 문(63) 및 뒤판(65)은 DDPA를 통해 배출된 가스가 화살표(60)에 의해 표시된 가스흐름 경로밖으로 이동하는 것을 막는 시일을 형성하기 위해 전극(56, 58)과 접촉하는 세라믹 절연판(71)(도 44(d))을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 테프론 쿠션(73)(도 4(d))은 알루미늄 문 및 세라믹 절연층(71) 사이의 문(63)에 포함된다. 테프론 쿠션(73)은 세라믹 절연층(71)보다 높은 열팽창을 가지며 상대적으로 연성이며, 이는 파괴없이 팽창될 수 있게 한다. DPA(40)가 플라즈마를 생성하기 위해 동작될때, 테프론 층(73)이 확장되게하며 전극(56, 58)에 대해 세라믹 절연층(71)에 압력을 가하는 열이 발생된다. 이것은 가스가 DPA로부터 누출되지 않도록 문(63)을 밀봉하는데 도움이 된다.The movable aluminum door 63 (Fig. 4 (d)) seals the gas passage 54 with the back plate 65 (Fig. 4 (d)). The aluminum door 63 and the back plate 65 are electrically connected to the electrode (anode) 58. Electrodes 56 and 58, door 63 and backplate 65 form a sealed vacuum chamber (fluid conduit 54) that prevents leakage of the gas exhaled into DPA 40. The door 63 and the backing plate 65 are connected to a ceramic insulating plate 71 which contacts the electrodes 56 and 58 to form a seal that prevents gas discharged through the DDPA from moving out of the gas flow path indicated by the arrow 60 (Fig. 44 (d)). In a preferred embodiment, a Teflon cushion 73 (Fig. 4 (d)) is included in the door 63 between the aluminum door and the ceramic insulating layer 71. The Teflon cushion 73 has a higher thermal expansion than the ceramic insulating layer 71 and is relatively soft, which allows it to expand without breaking. When the DPA 40 is operated to generate plasma, heat is generated which expands the Teflon layer 73 and applies pressure to the electrodes 56, 58 against the ceramic insulating layer 71. This helps to seal the door 63 so that gas does not leak from the DPA.
문(63)은 나사(59)를 통해 DPA(40)에 부착되며(도 4(f)) 나사를 제거함으로서 핸들(67)과 함께 제거될 수 있다(도 4(f)). 일단 제거되면, DPA(40)의 내부는 알콜과 같은 습식용액으로 세척될 수 있으며, 및/또는 입자축적 또는 잔류물을 제거하기 위해 진공된다. 바람직한 실시예에 있어서, 핸들(67)은 플라스틱과 같은 열도전물질로 만들어진다.The door 63 can be removed with the handle 67 by removing the screw (Fig. 4 (f)) and attached to the DPA 40 (Fig. 4 (f)) via the screw 59. Once removed, the interior of the DPA 40 can be cleaned with a wet solution such as alcohol and / or vacuumed to remove particulate accumulation or residue. In a preferred embodiment, the handle 67 is made of a thermally conductive material such as plastic.
전극(56, 58)은 캐소드 리테이너로 언급된 4개의 절연 플러그(바람직한 실시예에서 세라믹으로 만들어짐)(61)(도 4(a))에 의해 서로 전기적으로 분리된다. 도면에 도시된 것처럼, 전극(56, 58)은 캐소드 리테이너의 일부분을 수용하기 위해 홈을 가진다. 두개의 캐소드 리테이너(61)는 DPA의 정면에 배치하며, 다른 두개의 캐소드 리테이너는 DPA의 뒷면에 배치된다. 한 실시예에 있어서, 캐소드 리테이너(61)는 대략 1cm의 두께를 가진다. 따라서, 캐소드 리테이너(61)는 가스통로(54)의 전체폭을 확장하지 않으며 통로를 통해 가스흐름을 차단하지 않는다.Electrodes 56 and 58 are electrically isolated from each other by four insulating plugs 61 (made of ceramic in the preferred embodiment) referred to as cathode retainers (FIG. 4 (a)). As shown in the figure, the electrodes 56 and 58 have grooves to receive a portion of the cathode retainer. Two cathode retainers 61 are disposed on the front face of the DPA, and the other two cathode retainers are disposed on the rear face of the DPA. In one embodiment, the cathode retainer 61 has a thickness of approximately 1 cm. Thus, the cathode retainer 61 does not extend the entire width of the gas passage 54 and does not block the gas flow through the passage.
DPA에 있어서, 가스는 화살표(60)에 의해 표시된 것처럼 유체도관(54)을 흐른다(도 4(b)). 유체도관(54)은 두개의 거울상 가스흐름 경로를 포함한다. 캐소드(56)의 돌출부(흐름 분할기--도 4(b)에 도시됨)는 가스가 두개의 흐름 경로중 하나로 흐르게 한다. 대략 가스흐름의 절반은 DPA(40)의 좌측 통로로 흐름이 전환되며, 다른 절반은 장치의 우측으로 흐름이 전환된다.For DPA, the gas flows through the fluid conduit 54 as indicated by arrow 60 (Fig. 4 (b)). Fluid conduit 54 includes two mirrorous gas flow paths. The protrusions of the cathode 56 (flow divider-shown in Figure 4 (b)) allow gas to flow into one of the two flow paths. Approximately half of the gas flow is diverted to the left channel of the DPA 40 while the other half is diverted to the right side of the device.
유체도관(54)은 방출 가스 스트림에 존재하는 입자, 예를들어 기판증착 또는 다른 형태의 처리단계동안 발생된 입자를 수집 및 트래핑하기 위해 부분적으로 인력에 따르는 입자수집영역(62)(도 4(a))을 포함하는 래비린드/서팬타인 통로이다. 각각의 입자 수집영역(62)은 입자가 DPA로부터 입자를 꺼내는 방출가스 흐름경로에도 불구하고 인력에 의해 U자형 부분의 하부영역내로 수집되도록 배치된 가스 통로의 U자형 세그먼트이다. 가스는 도 4(c)에 도시된 것처럼 캐소드(56) 또는 애노드(58)중 하나의 돌출 핑거(79)에 의해 각각의 U자형 부분을 통해 흐른다. 이들 입자 수집영역(62)은 인력 또는 기계적 트랩으로서 언급되며 이하에서 더 상세히 기술될 것이다.Fluid conduit 54 may include a particulate collection area 62 (see FIG. 4 (a)) that collects and traps particles present in the effluent gas stream, for example, during substrate deposition or other types of processing steps. 0.0 > a)). < / RTI > Each particle collection area 62 is a U-shaped segment of the gas passageway that is arranged to be collected into the lower region of the U-shaped portion by attraction, despite the discharge gas flow path through which the particles are drawn from the DPA. The gas flows through each U-shaped portion by the projecting fingers 79 of one of the cathode 56 or the anode 58 as shown in Fig. 4 (c). These particle collection areas 62 are referred to as attraction or mechanical traps and will be described in more detail below.
전극(56, 58)은 평행판 플라즈마 발생시스템 및 정전기 입자 수집기를 형성한다. 정전기 입자 트랩 부분으로서, DC전력은 전극(56)에 가해지며, 전극(58)은 전기적으로 충전된 배출된 부유성 고형물을 끌어당기기 위해 접지된다. 가해진 DC전력은 한 전극에 DPA를 통해 배출된 양으로 충전된 입자를 끌어당기며 다른 전극에 음으로 충전된 입자를 끌어당기는 전계를 만든다. 접지될 때, 전극(58)은 RF차폐용 패러데이 케이지로서 작용한다. 플라즈마 발생시스템의 일부분으로서, RF전력은 전극(56)에 가해진다. 가해진 RF전력은 DPA를 통해 흐르는 방출가스로부터 플라즈마를 형성하여 인력 트랩영역(62)내에 또는 전극(56,58)의 표면을 따라 수집된 입자 및 잔류물을 에칭한다.Electrodes 56 and 58 form a parallel plate plasma generation system and an electrostatic particle collector. As part of the electrostatic particle trap, DC power is applied to the electrode 56, which is grounded to attract the electrically charged discharged suspended solids. The applied DC power draws the positively charged particles discharged through the DPA onto one electrode and creates an electric field that attracts negatively charged particles to the other electrode. When grounded, the electrode 58 acts as a Faraday cage for RF shielding. As part of the plasma generation system, RF power is applied to the electrode 56. The applied RF power forms a plasma from the effluent gas flowing through the DPA to etch the collected particles and residues within the attraction trap region 62 or along the surface of the electrodes 56,58.
도 5는 전극(56, 58)을 포함하는 전기회로를 도시한 다이어그램이다. 도 5에 도시된 것처럼, 전극(56)은 DC 발생기(100) 및 RF 발생기(102)에 접속되며, 전극(589)은 접지된다. DC 발생기(100)는 정전기 트랩에 의해 요구된 DC 전압을 공급하며, RF 발생기(102)는 플라즈마를 형성하기 위해 RF전력을 공급한다. RF 매칭회로(104)는 반사된 전력을 최소화하기 위해 50Ω으로 발생기 출력 임피던스를 매칭시키며, DC/RF필터(저역통과 RC필터)(106)는 RF 신호간섭으로부터 DC전력공급원(100)을 분리시킨다. RF 발생기(102)는 도 2에 도시된 RF 전력공급원(25)과 동일한 전력공급원일 수 있으며, DPA(40)만을 유도하는 개별 RF 전력공급원일 수 있다. 더욱이, 다중 처리챔버가 세척방에 존재한다면, 챔버에 접속된 다중 DPA는 적정수의 RF전력 스플리터에 접속된 전용 개별 DPA RF 전력공급원에 의해 구동될 수 있다.Fig. 5 is a diagram showing an electrical circuit including electrodes 56 and 58. Fig. 5, the electrode 56 is connected to the DC generator 100 and the RF generator 102, and the electrode 589 is grounded. The DC generator 100 supplies the DC voltage required by the electrostatic trap, and the RF generator 102 supplies RF power to form a plasma. The RF matching circuit 104 matches the generator output impedance to 50 OMEGA to minimize the reflected power and the DC / RF filter (low pass RC filter) 106 separates the DC power source 100 from the RF signal interference . The RF generator 102 may be the same power source as the RF power source 25 shown in FIG. 2 and may be a separate RF power source that only derives the DPA 40. Moreover, if multiple processing chambers are present in the wash room, multiple DPAs connected to the chamber can be driven by dedicated dedicated DPA RF power sources connected to an appropriate number of RF power splitters.
DPA(40)를 통해 흐르며 DPA(40)내에 증착된 물질의 완전한 반응을 위하여, DPA는 플라즈마를 형성 및/또는 유지하기에 충분한 레벨에서 RF 전력공급원(예를들어, RF 발생기(102))에 의해 구동되어야 한다. 일반적으로, 50-2000와트 사이 또는 그 이상의 전력레벨은 캐소드의 표면영역 및 플라즈마의 적정 세기에 따라 사용될 수 있다. 캐소드(58)의 표면영역이 약 120in2인 실시예에 있어서, 750-1000와트(6.31 및 8.42W/in2) 사이의 전력레벨이 사용된다. 선택된 실제 전력레벨은 강한 플라즈마를 형성하기 위해 고전력레벨을 사용하는 요구와 에너지 비용을 저장하기 위해 저전력레벨을 사용하는 요구의 균형을 맞춤으로서 결정된다.For complete reaction of the material flowing through the DPA 40 and deposited in the DPA 40, the DPA is fed to an RF power source (e.g., RF generator 102) at a level sufficient to form and / or hold the plasma Lt; / RTI > Generally, a power level between 50-2000 watts or more can be used depending on the surface area of the cathode and the appropriate intensity of the plasma. The surface area of the cathode 58 is approximately 120in 2 according to the embodiment, the power level of between 750-1000 watts (6.31 and 8.42W / in 2) is used. The selected actual power level is determined by balancing the need to use the high power level to form a strong plasma and the requirement to use the low power level to store the energy cost.
DPA(40)를 구동하는 전력공급원은 약 50KHz 내지 약 200MHz 또는 그이상의 주파수 범위에서 동작되며 바람직하게 50KHz 내지 60MHz의 범위에서 동작된다. 일반적으로, 저주파수 전력공급은 고주파수 전력공급보다 구하고 동작시키기에 비용이 덜 든다. 따라서, 대부분의 바람직한 실시예에 있어서, DPA(40)을 구동시키는 전력공급원은 325KHz 또는 그이하의 RF주파수를 제공하도록 설계된다. RF 공급전력은 단일 주파수 RF 소오스 또는 혼합된 주파수 RF 소오스 중 하나로부터 공급된다. 공급전력의 최적 전력출력 및 동작 주파수는 DPA가 사용되는 응용과 비용문제와 함께 DPA(40)에서 처리될 가스의 용량을 따른다.The power source driving DPA 40 is operated in a frequency range of about 50 KHz to about 200 MHz or more and preferably in a range of 50 KHz to 60 MHz. Generally, low frequency power supplies are less expensive to obtain and operate than high frequency power supplies. Thus, in most preferred embodiments, the power source driving the DPA 40 is designed to provide an RF frequency of 325 KHz or less. The RF supply power is supplied from either a single frequency RF source or a mixed frequency RF source. The optimum power output and operating frequency of the power supply will depend on the capacity of the gas to be processed in the DPA 40, together with the application and cost problems in which the DPA is used.
DPA(40)에 대한 전기접속은 피이스(PFD)(68)를 경유하여 전력공급원을 통해 만들어진다. PFD(68)은 PFD(68)의 확대 측입면도인 도 4(e)에 상세히 도시된다. PFD(68)는 커넥터(70)를 통해 캐소드(56)에 DC 발생기(100) 및 RF 발생기(102)에 접속한다. 바람직한 실시예에 있어서, 커넥터(7)는 캐소드(56)내로 직접 접속되는 드레드 나사이다.Electrical connection to the DPA 40 is made through the power source via the piece (PFD) 68. The PFD 68 is shown in detail in Fig. 4 (e), which is an enlarged side elevational view of the PFD 68. Fig. PFD 68 connects DC generator 100 and RF generator 102 to cathode 56 via connector 70. In the preferred embodiment, the connector 7 is a threaded screw that is connected directly into the cathode 56.
RF접속부의 부식을 감소시키고 나사(70) 및 캐소드(56) 사이에 충분한 전기접속을 유지하기 위해, 상기 접속은 대기압력에서 만들어져야 한다. 대기압력의 영역은 영역(76)으로 도시되며, 캐소드(56)를 포함하는 드레드 나사(70)의 영역을 포함한다. o-링(78)은 캐소드(56) 및 영역(76) 사이를 밀봉시킨다. o-링(78)이 DPA의 동작중에 발생될 수 있는 강한 열에 의해 녹는 것을 막기 위해, 특별히 지정된 영역은 캐소드(56)의 주요부분으로부터 o-링(78)이 매립되는 캐소드(56) 영역(영역(56B)으로 열전달을 감소시키기위해 제공된다. 이 특별히 지정된 영역은 진공영역(80) 및 캐소드(56)의 얇은 부분(82)을 포함한다. 캐소드(56)의 영역(56A)에 발생 및/또는 전달된 열은 진공영역(80)이 캐소드 영역(56A)으로부터 캐소드 영역(56B)을 대부분 절연시키기 때문에 영역(56B)에 용이하게 전달되지 않는다. 영역(56B)으로부터 영역(56A)으로 RF 및 DC신호를 전달하는 캐소드(56)의 작은 부분은 영역(56A)에서 영역(56B)으로 절단된 열을 감소시키기에 충분히 얇다.In order to reduce the corrosion of the RF connections and maintain sufficient electrical connection between the screws 70 and the cathode 56, the connection should be made at atmospheric pressure. The region of atmospheric pressure is shown as region 76 and includes the area of the threaded screw 70 that includes the cathode 56. [ The o-ring 78 seals between the cathode 56 and the region 76. A specially designated region is defined by a region of the cathode 56 in which the o-ring 78 is buried from a major portion of the cathode 56, in order to prevent the o-ring 78 from melting by the strong heat that may be generated during operation of the DPA This specially designated region includes the vacuum region 80 and the thin portion 82 of the cathode 56. The region 56A of the cathode 56 may be formed and / And / or the transferred heat is not easily transferred to the region 56B since the vacuum region 80 substantially isolates the cathode region 56B from the cathode region 56A from the region 56B to the region 56A. And a small portion of the cathode 56 carrying the DC signal is thin enough to reduce the heat cut from the region 56A to the region 56B.
접속부를 통한 전력공급원은 알루미늄 하우징(72)내에 수용되며 테프론 판(73) 및 테프론 링(74, 75, 81)에 의해 하우징(72) 및 문(63)으로부터 분리된다. 하우징(72)은 애노드(58) 및 문(63)에 전기적으로 접속된다. 플랫 와셔(84), 로크 와셔(85) 및 너트(86) 어셈블리는 캐소드(56)의 영역(56B)에 테프론 링(75) 및 테프론 라이닝(73)의 클램핑을 허용한다. 이 클램핑 힘은 충분한 밀봉을 유지하기 위해 o-링(78)을 압축한다. 제 2 o-링인 o-링(77)은 접속부(68)를 경유하여 전력공급원을 통해 가스가 누출되지 않도록 테프론 라이닝(73) 및 문(63) 사이의 밀봉을 유지한다.The power supply through the connection is received in the aluminum housing 72 and separated from the housing 72 and the door 63 by a Teflon plate 73 and a Teflon ring 74, 75, 81. The housing 72 is electrically connected to the anode 58 and the door 63. The flat washer 84, lock washer 85 and nut 86 assembly allows clamping of the Teflon ring 75 and the Teflon lining 73 to the area 56B of the cathode 56. This clamping force compresses the o-ring 78 to maintain a sufficient seal. The second o-ring o-ring 77 maintains a seal between the teflon lining 73 and the door 63 so that gas does not leak through the power source via the connection 68.
표준동작중, DC전력은 DPA(40)의 입자 트랩 능력을 강화하기 위해 CVD단계와 같은 기판처리단계동안 캐소드(56)에 공급된다. 전극(56)에 공급된 전압은 응용에 따라 변화한다. 전형적으로, 100-3000볼트 사이의 전압을 가하면 효과적인 트랩 메커니즘이 만들어진다. 이러한 DC전압은 챔버동작 모든시간에 공급될 수 있으며(처리 및 세척단계), 또는 DPA(40)가 동작될 때 챔버 세척동작중에 정지될 수 있다.During normal operation, the DC power is supplied to the cathode 56 during the substrate processing step, such as the CVD step, to enhance the particle trapping capability of the DPA 40. The voltage supplied to the electrode 56 varies depending on the application. Typically, applying a voltage between 100-3000 volts creates an effective trap mechanism. This DC voltage can be supplied at all times of the chamber operation (processing and cleaning steps) or can be stopped during the chamber cleaning operation when the DPA 40 is operated.
질화실리콘이 SiN4,N2및 NH3의 처리가스로부터 증착되는 기판처리동작중에, 발생된 입자의 대략 60%±10%가 양으로 충전되며 발생된 입자의 대략 40%±10%가 음으로 충전되는 것이 실험에 의해 결정된다. 도 6에 도시된 것처럼, DPA(40)내의 500볼트/cm DC전압의 생성이 기판처리동작에 사용하기 위한 최적 정전기 콜렉터를 제공한다는 것은 실험에 의해 결정된다.During substrate processing operations in which silicon nitride is deposited from a process gas of SiN 4 , N 2, and NH 3 , approximately 60% ± 10% of the generated particles are positively charged and approximately 40% ± 10% It is determined by experiment that it is charged. It is experimentally determined that the generation of a 500 volts / cm DC voltage in DPA 40, as shown in Figure 6, provides an optimal electrostatic collector for use in substrate processing operations.
도 6에 있어서, 라인(110)은 전극 사이에 200-1200볼트/cm 전계를 생성함으로서 양으로 충전된 전극상에 수집된 음으로 충전된 입자의 전체 축적을 나타내며, 라인(112)은 접지된 전극상에 수집된 양으로 충전된 입자의 전체 축적을 나타낸다. 라인(114)은 트래핑된 입자의 전체 축적을 나타낸다. 500볼트이하의 전압에서, 가장 큰 입자는 정전기 콜렉터에 의해 효과적으로 트래핑될 수없으며, 고 전압의 생성은 입자 플라즈마를 형성한다. 이러한 플라즈마 형성은 발생된 전계의 특성을 변화시키며 트랩 능력을 감소시킨다.In FIG. 6, line 110 represents the total accumulation of negatively charged particles collected on the positively charged electrode by creating an electric field of 200-1200 volts / cm between the electrodes, line 112 being the grounded Lt; / RTI > shows the total accumulation of positively charged particles collected on the electrode. Line 114 represents the total accumulation of trapped particles. At voltages up to 500 volts, the largest particles can not be effectively trapped by the electrostatic collector, and the generation of high voltages creates a particle plasma. This plasma formation changes the characteristics of the generated electric field and reduces the trapping ability.
정전기 콜렉터 및 기계적인(인력) 트랩 결합은 진공라인(31)의 증착축적을 막기위해 효과적인 메커니즘을 제공한다. 인력 트랩은 입자가 인력에 의해 내부튜브(62)내에서 유지되기 때문에 방출가스 스트림에 존재하는 상대적으로 큰 입자를 트랩할 때 유효하다. 다른 한편으로, 정전기 트랩은 인력 트랩에 의해 수집되지 않는 방출가스 스트림에서 아주작은 수집 및 트랩입자에 유효하다.Electrostatic collectors and mechanical (attraction) trap combinations provide an effective mechanism to prevent evaporation accumulation of the vacuum line 31. The attraction trap is effective when trapping relatively large particles present in the effluent gas stream as the particles are retained in the inner tube 62 by attraction. On the other hand, electrostatic traps are available for very small collecting and trapping particles in the effluent gas stream that are not collected by gravity traps.
예로서, 전술한 질화실리콘의 증착에 있어서는 1μm크기와 1mm 및 그이상의 직경의 입자가 관찰된다. 이들 입자가 배출라인에 있을 때, 중요한 두 힘, 즉 인력(Fg) 및 중립 견인력(Fnd)이 실제적으로 작용한다. 100μm 이상의 직경을 가진 입자와 같은 큰 부유성 고형물에 대해서, 주요 상호작용은 인력이이서, 기계적인 트랩은 특히 유효하다. 그러나, 작은 입자에 대해서, 가스의 견인력은 인력보다 클 수 있다. 결과적으로, 정전기 트랩의 두 전극 사이에서 발생된 전계는 입자의 궤도에 수직한 보충힘(Felec)을 공급한다. 이 보충힘(Felec)은 10μm의 직경이하의 입자와 같은 매우 작은 입자에 대한 인력 및 견인력보다 클 수 있어서, 매우높은 수집능력을 야기할 수 있다.As an example, in the deposition of silicon nitride described above, particles with a size of 1 μm and diameters of 1 mm and larger are observed. When these particles are in the discharge line, two important forces are actually acting: gravity (F g ) and neutral traction (F nd ). For large floatable solids such as particles with a diameter of 100 μm or more, the main interaction is gravity, and mechanical traps are particularly effective. However, for small particles, the pulling force of the gas may be greater than the attractive force. As a result, the electric field generated between the two electrodes of the electrostatic trap supplies a supplemental force (F elec ) perpendicular to the trajectory of the particle. This supplemental force (F elec ) can be greater than the attraction and traction forces for very small particles, such as particles less than 10 μm in diameter, which can lead to very high collection capabilities.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자의 견인력에 비교하여 정전기 및 인력의 효과를 도시한 그래프이다. 라인(122)은 인력을 도시하며, 라인(124)은 정전기력을 도시하며, 라인(126)은 입자의 견인력을 도시한다. 도시된 것처럼, 작은 입자에 대해, 정전기력(124)은 인력(122)보다 크다. 큰 입자에 대해, 인력(122)은 정전기력(124)보다 크다. 이러한 실시예에 있어서, 이 힘은 약 30마이크로미터의 직경을 가진 입자가 주로 정전기 콜렉터에 의해 수집되도록 하며 약 30마이크로미터이사의 입자가 기계적인 트랩에 의해 수집되게 한다. 정전기 또는 인력이 주어진 입자를 조절하는 것의 여부에 관계없이, 도 7의 초점은 DPA(40)가 정전기력(124) 또는 인력(122)중 적어도 하나가 주어진 크기의 입자에 대한 중립 견인력보다 크도록 설계되는 것이다. 이러한 경우에, 정전기 및 기계적인 트랩 콜렉터의 결합은 다양한 크기의 입자가 효과적으로 접속되도록 한다.FIG. 7 is a graph illustrating the effect of static and attractive forces compared to the traction force of a particle according to an embodiment of the present invention. Line 122 shows the attraction, line 124 shows the electrostatic force, and line 126 shows the pulling force of the particles. As shown, for small particles, the electrostatic force 124 is greater than the attractive force 122. For large particles, attraction force 122 is greater than electrostatic force 124. In this embodiment, this force causes particles having a diameter of about 30 micrometers to be collected primarily by the electrostatic collector, and particles of about 30 micrometer displacement are collected by a mechanical trap. Regardless of whether electrostatic or gravitational forces modulate a given particle, the focus of FIG. 7 is such that the DPA 40 is designed such that at least one of the electrostatic force 124 or attraction force 122 is greater than the neutral traction force on a given size of particle . In this case, the combination of electrostatic and mechanical trap collectors allows particles of various sizes to be effectively connected.
제 4힘인 열 이동력(Fth)은 DPA(40)내의 입자에 작용한다. 열 이동력은 온도증감 때문에 DPA내에서 만들어진다. 이러한 온도증감은 플라즈마 보조 세척공정동안 플라즈마에 형성에 의해 만들어질 수 있다. 플라즈마 형성동안, 캐소드(56)는 이온충격 및 주울효과 때문에 애노드(58)보다 고온이다. 일 실시예에 있어서, 캐소드(56) 및 애노드(58) 사이의 온도증감은 150°의 가스온도에서 200℃/cm이다. 이러한 실시예에 있어서의 열 이동력은 라인(128)으로 도 7에 도시된다. 열 이동력(128)이 0.1 내지 100μm 사이의 입자를 트랩하기에 충분히 강하지 않은 경우, 그것은 충전 및 비충전 입자를 트랩핑한다. 또한, 당업자는 큰 열 이동력이 입자 및 잔류물을 더 용이하게 트래핑하기 위해 만들어지도록 가장 큰 온도증감을 만들 수 있다.The thermal force F th acting on the fourth force acts on the particles in the DPA 40. The heat transfer force is created within the DPA due to the temperature increase and decrease. This temperature increase or decrease can be made by forming in the plasma during the plasma auxiliary cleaning process. During plasma formation, the cathode 56 is hotter than the anode 58 due to ion bombardment and joule effect. In one embodiment, the temperature increase / decrease between the cathode 56 and the anode 58 is 200 DEG C / cm at a gas temperature of 150 DEG. The heat transfer force in this embodiment is shown in FIG. 7 in line 128. If the thermal transfer force 128 is not strong enough to trap particles between 0.1 and 100 micrometers, it will trap the charged and unfilled particles. In addition, those skilled in the art will be able to make the greatest temperature increase so that a large heat transfer force is created to more easily trap particles and residues.
전술한 것처럼, 챔버세척동작중에, RF 에너지는 DPA내로 배출된 방출 에칭가스로부터 플라즈마를 형성 및/또는 유지하기 위해 전극(56)에 공급된다. 플라즈마로부터의 성분은 하나 이상의 이전 기판처리장치로부터 DPA내에 트래핑된 입자 및 잔류물과 반응한다. 바람직하게, 에천트 가스가 DPA(이러한 구조에서, DPA(40)는 수동소자보다는 능동소자로 언급된다)를 통해 배출되지 않는 시간동안 플라즈마를 형성하기 위한 RF 에너지의 공급이 중단된다. DPA(40)가 능동소자로 구성될 때 DPA(40)의 타이밍 제어(예를들어, RF 전력공급원(102) 및/또는 DC 전력공급원(100)의 ON 및 OFF 스위칭)는 도 1에 도시된 제어라인(36)을 통해 전송된 제어신호의 적용을 통해 프로세서(34)에 의해 수행된다. 비록 도 12에 도시되지 않았지만, 이러한 제어라인은 상기 구조에서 DPA(40)에 접속된다.As described above, during the chamber cleaning operation, the RF energy is supplied to the electrode 56 to form and / or maintain a plasma from the released etch gas discharged into the DPA. The components from the plasma react with the particles and residues trapped within the DPA from one or more previous substrate processing apparatuses. Preferably, the supply of RF energy to form a plasma is stopped for a period of time during which the etchant gas is not discharged through the DPA (in this structure, the DPA 40 is referred to as an active element rather than the passive element). Timing control (e.g., switching on and off of the RF power supply 102 and / or the DC power supply 100) of the DPA 40 when the DPA 40 is configured as an active device And is performed by the processor 34 through the application of the control signal transmitted via the control line 36. Although not shown in FIG. 12, this control line is connected to the DPA 40 in the above structure.
다른 실시예에 있어서, 세척동작중에 챔버(15)로부터 배출된 에천트 가스외에 이 에천트가스로부터 분리된 에천트 가스의 유입을 위해 DPA(40)에 가스공급라인을 직접 제공하는 것은 바람직하다. 이러한 특정 가스공급라인은 인입구(50)에 또는 인입구(50) 근처에 DPA에 접속될 수 있다. 그것은 또한 DPA의 하류에 있는 포어라인에 직접 접속될 수 있다. 만일 이러한 개별 가스라인이 제공된다면, 에천트 가스의 추가 공급은 세척순서동안, 증착 또는 다른 기판처리단계동안 DPA에 공급될 수 있으며, 그것은 증착 및 세척 사이클 동안 연속적으로 공급될 수 있다. 에천트 가스가 기판처리단계동안 DPA에 공급되는 실시예에 있어서, RF 에너지는 플라즈마를 형성하기 위해 기판처리단계동안 전극(56)에 공급되어 DPA내의 증착물질을 더 에칭한다.In another embodiment, it is desirable to provide the gas supply line directly to the DPA 40 for the introduction of etchant gas separated from the etchant gas in addition to the etchant gas discharged from the chamber 15 during the cleaning operation. This particular gas supply line may be connected to the DPA at or near the inlet 50. It can also be directly connected to the foreline downstream of the DPA. If such an individual gas line is provided, an additional supply of etchant gas may be supplied to the DPA during the deposition sequence or during other substrate processing steps during the cleaning sequence, which may be continuously supplied during the deposition and cleaning cycles. In the embodiment in which the etchant gas is supplied to the DPA during the substrate processing step, the RF energy is supplied to the electrode 56 during the substrate processing step to form a plasma to further etch the deposition material in the DPA.
입자를 트래핑하고 증착 축적을 감소시킬 때 DPA(40)의 유효성은 챔버(15)로부터 발생 및 배출되는 입자의 양을 포함하는 다수의 인자와, DPA(40)를 통해 흐르는 방출가스의 비율과, 전극(56, 58) 사이에 만들어진 전계와, 전극(56, 58)의 표면영역과, 세척과정동안 발생된 플라즈마의 세기에 따른다.The effectiveness of the DPA 40 when trapping the particles and reducing deposition buildup depends on a number of factors including the amount of particles generated and discharged from the chamber 15 and the ratio of the emission gas flowing through the DPA 40, The electric field created between the electrodes 56 and 58, the surface area of the electrodes 56 and 58, and the intensity of the plasma generated during the cleaning process.
또한, 다수의 다른 설계 고려할 문제는 DPA(40)의 유효성을 증가시키는 것이다. 예를들어, 바람직한 실시예에 있어서, 흐름 분할기(57)(도 4(a))의 상부면은 단일 에지로 날카롭게 구부러진다. 실험은 가스흐름이 DPA내의 장벽 또는 다른 표면과 접촉하는 위치에서 증착축적이 더 신속하게 수집되는 것을 나타낸다. 흐름 분할기(57)의 단일 에지에 수직한 인입구(50)를 통해 유입되는 방출가스와 접속된 흐름 분할기(57)의 경사진 표면은 인입구(50)를 통해 방출가스 스트림 입력 DPA(40)을 위한 작은 접촉영역을 제공하여 흐름 분할기(57)의 상부표면상에 증착을 최소화한다. 경사진 표면(예를들어, 둥글게 된 표면)없이 수행되는 실험에 있어서, 분할기(57)의 상부면상에 입자가 축적된다. 이러한 축적의 양에 따라, 축적은 파괴되어 수집영역(62)으로부터 떨어진다. 만일 입자축적이 충분히 크다면, 그것은 정상적인 세척 사이클 동안 형성된 플라즈마에 의해 방산되지 않는다. 이것은 가스통로를 차단할 수 있다. 또한, 만일 축적이 절연물질이라면(예를들어, 질화실리콘 증착으로부터의 축적), 이 축적은 플라즈마 발생을 간섭하여 형성된 플라즈마의 세기를 감소시킨다. 이것은 증착된 물질을 에칭시키며 통로를 차단시킬 수 있다. 바람직하게, 흐름 분할기(57)의 측면은 이러한 축적을 막기 위해서 30도 또는 그이하의 각을 충족한다. 형성된 각은 약 10도 및 그이하일 수 있다.In addition, a number of other design considerations are to increase the effectiveness of the DPA 40. For example, in the preferred embodiment, the upper surface of the flow divider 57 (Fig. 4 (a)) is curved to a single edge. The experiment shows that the deposition accumulation is collected more quickly at the position where the gas flow contacts the barrier or other surface in the DPA. The sloped surface of the flow divider 57 connected with the inlet gas introduced through the inlet 50 perpendicular to the single edge of the flow divider 57 passes through the inlet 50 for the outlet gas stream input DPA 40 A small contact area is provided to minimize deposition on the upper surface of the flow divider (57). In an experiment performed without an inclined surface (e. G., A rounded surface), particles accumulate on the upper surface of the divider 57. Depending on the amount of this accumulation, the accumulation is broken and falls off the collection area 62. [ If the particle accumulation is large enough, it is not dissipated by the plasma formed during the normal cleaning cycle. This can block the gas path. Also, if the accumulation is an insulating material (e.g. accumulation from silicon nitride deposition), this accumulation interferes with the plasma generation and reduces the intensity of the plasma formed. This can etch the deposited material and block the passageway. Preferably, the side of flow splitter 57 meets an angle of 30 degrees or less to prevent such accumulation. The angle formed may be about 10 degrees and less.
DPA(40)중 임의의 하나의 특정 영역에서 입자 축적을 감소시키는 다른 설계 특성은 인입구(50)와 가스 흐름이 좌측 및 우측 흐름으로 분배되는 점 사이의 가스통로(54)의 부분에 대한 벽의 윤곽이다. 예각을 가진 인입구와 대조적으로 둔각을 가진 인입구(50)는 통로로 흐르는 가스의 분배를 확실히한다. 유체도관(54)에 대한 인입구(50)로부터의 이 윤곽전이는 프로파일 매니폴드로서 언급된다.Another design feature that reduces particle accumulation in any one particular region of the DPA 40 is that of the wall 50 for the portion of the gas passageway 54 between the inlet 50 and the point at which the gas flow is distributed into the left and right flows It is outline. In contrast to the inlet with an acute angle, the inlet 50 with an obtuse angle ensures the distribution of the gas flowing into the passageway. This contour transition from inlet 50 to fluid conduit 54 is referred to as a profile manifold.
프로파일 매니폴드를 통해 흐르는 가스는 가스통로(54)의 각각의 좌측 및 우측부분으로 가스의 흐름을 동일하게 분배되어, 다른 것에 비교하여 통로의 한 부분의 입자 축적을 막는다. 프로파일 매니폴드는 전극의 전체폭 전반에 걸처 가스분배를 확실히 한다. 프로파일 매니폴드의 윤곽은 통로표면(55)으로서 도 4(c) 및 도 4(d)에 상세히 도시되어 있다.The gas flowing through the profile manifolds is equally distributed in the flow of gas to the respective left and right portions of the gas passageway 54 to prevent particle accumulation of a portion of the passageway relative to the others. The profile manifold ensures gas distribution across the entire width of the electrode. The contour of the profile manifold is shown in detail in Figures 4 (c) and 4 (d) as the passageway surface 55.
균일한 플라즈마의 형성은 DPA(40)내에 수집된 입자 및 잔류물을 완전히 제거할 수 있다. 전극(56)의 표면은 전극(58)의 표면영역과 대략 동일하다. 다양한 위치에서 3:1 및 1.3:1 사이의 전극 사이의 표면영역의 차이를 가진 DPA에서 수행된 실험은 평탄하지 않는 표면영역 전극을 가진 플라즈마를 형성하는 것이 바람직하며 이러한 플라즈마가 DPA내에 수집된 물질을 충분히 제거할 수 있는 다는 것을 나타낸다. 그러나, 이러한 실험에 있어서, 입자 및 잔류물의 축적은 전극표면영역비가 3:1보다 1.3:1에 근접한 DPA의 영역에서 더 제거된다. 캐소드(56)의 표면영역이 애노드의 표면영역(118.79in2vs.123.31in2)(58)의 95퍼센트내에 있는 추가 실험에 있어서, 플라즈마 형성은 더 강하며 입자제거는 더 효율적이다. 다른 실시예에 있어서, 캐소드의 표면영역은 애노드의 표면영역과 동일하다.The formation of a uniform plasma can completely remove the particles and residues collected in the DPA 40. The surface of the electrode 56 is approximately the same as the surface area of the electrode 58. Experiments performed in DPA with differences in surface area between electrodes between 3: 1 and 1.3: 1 at various locations are preferred to form a plasma with uneven surface area electrodes, Can be sufficiently removed. However, in this experiment, the accumulation of particles and residues is further removed in the region of the DPA where the electrode surface area ratio is closer to 1.3: 1 than 3: 1. In further experiments in which the surface area of the cathode 56 is within 95 percent of the surface area of the anode (118.79 in 2 vs.123.31 in 2 ) 58, plasma formation is stronger and particle removal is more efficient. In another embodiment, the surface area of the cathode is the same as the surface area of the anode.
다른 플라즈마 균일성 문제는 전극(58)에 관련하여 전극(56)의 공간을 포함한다. 이 공간은 다음과 같은 예외를 가진 DPA(40)의 가스통로 전반에 걸처 일정하게 유지된다. 플라즈마의 전압항복은 전극(P×D) 사이의 압력 및 거리의 함수이다. DPA(40)를 통해 흐르는 방출가스 스트림에 대해, 인입구(50) 근처의 압력이 배출구(52) 근처의 압력보다 약간 큰 것은 필요하다. 바람직한 실시예에서 일정한 전압 항복을 유지하기 위해서, DPA(40)의 하부에 있는 전극 사이와 DPA(40)의 상부에 있는 전극 사이에 더 큰 공간이 도입된다. 이 공간변형은 도 4(b)에 도시된 것처럼 DPA의 상부에 두꺼운 전극(56) 및/또는 전극(58)중 하나 또는 둘다의 돌출 핑거를 만들음으로서 행해질 수 있다. 도 4(b)에 있어서, DPA(40)의 상부에 있는 캐소드(56) 및 애노드(58)의 핑거는 각각 a 및 b의 두께를 가진다. DPA(40)의 하부에 있는 대응하는 부분은 각각 c 및 d의 두께를 가지며, 여기서 a>c 및 b>d이다.Other plasma uniformity problems include the spacing of the electrodes 56 relative to the electrodes 58. This space is kept constant across the gas passages of the DPA 40 with the following exceptions. Voltage breakdown of the plasma is a function of the pressure and distance between the electrodes (P x D). For the effluent gas stream flowing through the DPA 40, it is necessary that the pressure near the inlet 50 is slightly greater than the pressure near the outlet 52. A larger space is introduced between the electrodes at the bottom of the DPA 40 and the electrodes at the top of the DPA 40 in order to maintain a constant voltage yield in the preferred embodiment. This spatial deformation can be done by making the protruding fingers of one or both of the thick electrode 56 and / or electrode 58 on top of the DPA as shown in Fig. 4 (b). In Fig. 4 (b), the fingers of the cathode 56 and the anode 58 at the top of the DPA 40 have thicknesses a and b, respectively. The corresponding portions at the bottom of the DPA 40 have thicknesses of c and d respectively, where a> c and b> d.
DPA내의 압력은 플라즈마 형성을 달성한다. 일반적으로, 고 압력은 더 효과적인 플라즈마 에칭을 야기한다. 따라서, 고압력에서 DPA를 동작시키는 것은 동작 비용절약을 야기하는 저압력보다 더 낮은 전력을 요구한다. 고 DPA 압력은 DPA후 포어라인의 단일 드로틀 밸브의 위치를 설정함으로서 얻어질 수 있다. 이러한 구조에 있어서, DPA의 하류에 단일 드로틀 밸브 또는 바람직하게 이동 드로틀 밸브를 사용하는 것은 바람직하다. DPA의 상류의 한 드로틀 밸브는 챔버압력을 제어하며, DPA의 하류의 드로틀 밸브는 처리챔버내의 압력에 무관하게 DPA 압력을 제어한다.Pressure within the DPA achieves plasma formation. Generally, high pressure causes more effective plasma etching. Thus, operating the DPA at high pressure requires lower power than low pressure, which results in operating cost savings. The high DPA pressure can be obtained by setting the position of the single throttle valve in the foreline after DPA. In such a configuration, it is preferable to use a single throttle valve or preferably a moving throttle valve downstream of the DPA. One throttle valve upstream of the DPA controls the chamber pressure and a throttle valve downstream of the DPA controls the DPA pressure regardless of the pressure in the processing chamber.
DPA의 하류에 드로틀 밸브없이, DPA내의 압력은 포어라인의 압력과 동일하다(약 4.506torr에서 동작되는 몇몇의 PECVD 처리장치에서 0.8-2.5torr 사이). 그러나, DPA의 하류에 있는 드로틀 밸드에 있어서, DPA내의 압력은 넓은 범위이상 제어된다. 물론, DPA내의 압력은 챔버로부터 방출 가스 스트림을 유지하기 위해 챔버내의 압력보다 작아야 한다. DPA내에 압력을 증가시키는 것은 인력 트랩의 효율을 감소시키는 DPA내로 배출된 입자의 중립 견인력을 증가시키는 원하는 않은 측면효과를 가진다. 따라서, DPA내에 설정된 실제 압력은 입자 트랩 문제와 플라즈마 효율성 문제의 균형을 유지하며 DPA가 사용되는 특정 응용을 따른다.Without a throttle valve downstream of the DPA, the pressure in the DPA is equal to the pressure of the foreline (between 0.8-2.5 torr in some PECVD processing units operating at about 4.506 torr). However, in the throttle baffle downstream of the DPA, the pressure in the DPA is controlled over a wide range. Of course, the pressure in the DPA must be less than the pressure in the chamber to maintain the effluent gas stream from the chamber. Increasing the pressure within the DPA has the undesirable side effect of increasing the neutral traction of the particles ejected into the DPA, which reduces the efficiency of the traps. Thus, the actual pressure set in the DPA will balance the particle trap problem with the plasma efficiency problem and will follow the specific application in which the DPA is used.
압력민감 스위치(53)(도 4(d))는 DPA(40)내의 압력을 감시하기 위해 포함될 수 있다. DPA 축적내의 압력이 바람직하지 않은 레벨에 있는 경우, 스위치(53)는 DPA 및 기판처리챔버(10) 둘다를 턴-오프시키기 위해 프로세서(34)에 신호를 전송한다. 바림직한 실시예에 있어서, 스위치(53)는 DPA(40)내의 압력이 1/2 대기(360torr)이상 증가할 때 운전정지를 초기화하는 절반 대기 스위치이다.The pressure sensitive switch 53 (FIG. 4 (d)) may be included to monitor the pressure in the DPA 40. When the pressure within the DPA accumulation is at an undesirable level, the switch 53 sends a signal to the processor 34 to turn off both the DPA and the substrate processing chamber 10. In the preferred embodiment, the switch 53 is a half-standby switch that initiates a shutdown when the pressure in the DPA 40 increases by more than half the air (360 torr).
DPA내에 플라즈마를 형성하기 위해 사용된 RF전력, 캐소드의 크기, DPA가 동작되는 시간주기 및 다른 인자에 따라, DPA(40)는 도 4(e)에 도시된 것처럼 열방산핀(69)을 포함할 수 있다. 열방산핀(69)은 애노드(58)에 부착된다.Depending on the RF power used to form the plasma in the DPA, the size of the cathode, the time period in which the DPA is operated, and other factors, the DPA 40 may include an open cup 69 as shown in Figure 4 (e) . The heat sink pin 69 is attached to the anode 58.
열은 이온충돌 및 주울효과에 의해 캐소드(56)에서 플라즈마를 형성하는 동안 발생된다. 결과적으로, 애노드(58)는 캐소드(56)보다 더 냉각된다. 선택적으로, 애노드(68)는 세라믹 캐소드 리테이너(61), 세라믹 라이닝 판(71)(뒷면 및 문에서) 및 PFD(68)의 테프론 절연링에 의해 캐소드(56)로부터 열적으로 절연된다. 핀(69)은 애노드를 더 냉각시킨다. 핀(69)은 알루미늄과 같은 열도전물질로 구성되며 냉각 DPA(40)의 바람직한 방법이며, 여기서 그들은 수동냉각장치이다. DPA(40)의 외부가 적어도 75℃ 또는 그이하로 냉각되도록 핀(69)을 설계하는 것은 바람직하다.The heat is generated during formation of the plasma at the cathode 56 by the ion collision and Joule effect. As a result, the anode 58 is cooled more than the cathode 56. Alternatively, the anode 68 is thermally insulated from the cathode 56 by a ceramic cathode retainer 61, a ceramic lining plate 71 (at the back and door) and a Teflon insulated ring of the PFD 68. The pin 69 further cools the anode. The fins 69 are made of a thermally conductive material such as aluminum and are a preferred method of cooling DPA 40, where they are passive cooling devices. It is desirable to design the fins 69 so that the exterior of the DPA 40 is cooled to at least 75 占 폚 or below.
DPA가 어플라이드 머티어리얼스에 의해 제조된 P5000 반응기 시스템의 DCVD챔버를 위해 갖추어지는 바람직한 실시예에 있어서, 핀은 DPA의 3측면상에 배치되나 4축면상에는 배치되지 않는다. 대신에, DPA의 4측면(뒤면)은 기판처리챔버의 일부분에 배치된다. 핀(69)에 의해 제공된 냉각정도는 핀의 크기에 따른다. 캐소드의 온도가 250-300℃ 사이에서 실행되는 일 실시예에 있어서, 핀(69)은 약 75℃으로 DPA의 외부를 냉각하도록 충분히 크다.In a preferred embodiment in which the DPA is equipped for a DCVD chamber of a P5000 reactor system manufactured by Applied Materials, the fins are disposed on three sides of the DPA, but not on the four axis sides. Instead, four sides (back side) of the DPA are disposed in a portion of the substrate processing chamber. The degree of cooling provided by the pin 69 depends on the size of the fin. In one embodiment in which the temperature of the cathode is between 250-300 캜, the fins 69 are large enough to cool the outside of the DPA to about 75 캜.
DPA(40)를 냉각하기 위해 다른 방법이 사용될 수 있다. 예를들어, DPA(40)의 둘레에 물을 순환시키는 냉각시스템은 DPA로부터 열을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 냉각 시스템은 능동 냉각 메커니즘이다.Other methods may be used to cool the DPA 40. For example, a cooling system that circulates water around the DPA 40 may be used to transfer heat from the DPA. This cooling system is an active cooling mechanism.
2. DPA(40)의 바람직한 입자 감소 실시예를 사용한 검사결과2. Test results using the preferred particle reduction embodiment of DPA 40
입자축적을 감소시킬때 본 발명의 유효성을 증명하기 위해서, 앞서 기술된 바람직한 실시예에 따라 설계된 DPA(40)가 6인치 웨이퍼를 위해 제공되며 질화실리콘의 CVD증착을 위해 설계된 정밀 5000챔버에 부착되는 실험이 수행된다. 정밀 5000챔버는 본 발명의 양수인인 어플라이드 머티어리얼스에 의해 제조된다.In order to demonstrate the effectiveness of the present invention in reducing particle accumulation, a DPA 40 designed according to the preferred embodiment described above is provided for a 6 inch wafer and is attached to a precision 5000 chamber designed for CVD deposition of silicon nitride An experiment is performed. Precision 5000 chambers are manufactured by Applied Materials, Inc., the assignee of the present invention.
DPA의 유효성을 검사하기 위해 실험이 실행되기 전에, 플루오로 세척단계 다음에 질화실리콘 증착단계에 의해 처리챔버에 증착된 잔류물의 혼합물을 결정하기위해 실험이 실행된다. 잔류물의 혼합물은 두개의 다른 질화실리콘 증착/플루오로 세척공정 시퀀스를 위해 결정된다. 각각의 공정 시퀀스에 있어서, 질화실리콘 증착단계는 세척단계가 제 1시퀀스에서 CF4화합물에 기초하고 제 2시퀀스에서 NF3화합물에 기초하는 동안 동일하다.Experiments are performed to determine the mixture of residues deposited in the processing chamber by the silicon nitride deposition step after the fluorine cleaning step, before the experiment is run to validate the DPA. The residue mixture is determined for two other silicon nitride deposition / fluoro cleaning process sequences. In each process sequence, the silicon nitride deposition step is the same while the cleaning step is based on the CF 4 compound in the first sequence and on the NF 3 compound in the second sequence.
질화실리콘 막은 웨이퍼를 실란(SiH4), 질소(N2) 및 암모니아(NH3) 가스의 플라즈마에 노출시킴으로서 웨이퍼상에 증착된다. SiH4는 275sccm의 흐름속도로 챔버내에 유입되며, N2는 3700sccm의 흐름속도로 챔버내에 유입되며, NH3은 100sccm의 흐름속도로 챔버내에 유입된다. 플라즈마는 720와트에서 구동된 13.56MHz RF공급전력을 사용하여 400℃의 온도에서 4.5torr의 압력하에서 형성된다. 질화실리콘 증착공정은 웨이퍼상에 대략 10,000Å의 막을 증착하기 위해 대략 75초 계속된다.The silicon nitride film is deposited on the wafer by exposing the wafer to a plasma of silane (SiH 4 ), nitrogen (N 2 ), and ammonia (NH 3 ) gases. SiH 4 flows into the chamber at a flow rate of 275 sccm, N 2 flows into the chamber at a flow rate of 3700 sccm, and NH 3 flows into the chamber at a flow rate of 100 sccm. The plasma is formed at a temperature of 400 DEG C and a pressure of 4.5 torr using a 13.56 MHz RF power supply driven at 720 watts. The silicon nitride deposition process continues for approximately 75 seconds to deposit a film of approximately 10,000 angstroms on the wafer.
제 1샘플에 대해, 질화실리콘 증착단계가 완료되고 웨이퍼가 챔버로부터 제거된후, 챔버는 120초 동안 CF4및 N2O로 세척된다. CF4내지 N2O의 비는 3:1이며, CF4는 1500sccm의 흐름속도로 유입되며, N2O는 500sccm의 흐름속도로 유입된다. 세척단계동안, 챔버는 400℃의 온도와 5torr의 압력으로 유지된다. 플라즈마는 1000와트로 전력이 가해진 13.56MHz 공급전력으로 형성된다.After the claim for the first sample, the silicon nitride deposition step is completed and the wafer removed from the chamber, the chamber is washed with CF 4 and N 2 O for 120 seconds. The ratio CF 4 to N 2 O is 3: 1, CF 4 is flowed at a flow rate of 1500 sccm, and N 2 O flows at a flow rate of 500 sccm. During the cleaning step, the chamber is maintained at a temperature of 400 DEG C and a pressure of 5 torr. The plasma is formed at a power supply of 13.56 MHz with a power of 1000 watts.
제 2샘플에 대해, 챔버는 NF3, N2O 및 N2압력가스로부터 형성된 플라즈마로 세척된다. NF3내지 N2O 내지 N2의 비율은 대략 5:2:10이며, NF3은 500sccm의 비율로 유입되며, N2O는 200sccm의 비율로 유입되며, N2는 1000sccm의 비율로 유입된다. 챔버는 대략 95초동안 계속되는 세척공정동안 400℃의 온도와 5torr의 압력으로 유지된다. 플라즈마의 형성은 1000와트의 전력이 공급된 13.56MHz 공급전력으로 달성된다.For the second sample, the chamber is cleaned with a plasma formed from NF 3 , N 2 O and N 2 pressure gases. The ratio of NF 3 to N 2 O to N 2 is approximately 5: 2: 10, NF 3 is introduced at a rate of 500 sccm, N 2 O is introduced at a rate of 200 sccm, and N 2 is introduced at a rate of 1000 sccm . The chamber is maintained at a temperature of 400 DEG C and a pressure of 5 torr during the subsequent cleaning process for approximately 95 seconds. The formation of the plasma is achieved with a 13.56 MHz power supply powered by 1000 watts.
CF4에 대한 잔류물의 색은 갈색이며, NF3세척에 대한 잔류물의 색은 노란색흰색이다. Si3N4증착단계으로부터 생성된 잔류물은 각색이다. 따라서, 이들 결과는 초기 갈색 파우더를 NF3세척으로부터 노란색/흰색 파우더로 완전히 변환하는 것을 나타낸다. 이것은 NF3플라즈마에서 발생된 특정 자유 플루오로 기에 의해 증명된다.The color of the residue for CF 4 is brown and the color of the residue for NF 3 washing is yellow white. The residue produced from the Si 3 N 4 deposition step is an adaptive color. Thus, these results indicate a complete conversion of the initial brown powder from NF 3 washing to yellow / white powder. This is demonstrated by the specific free fluoro groups generated in the NF 3 plasma.
일련의 다른 실시예에 있어서, 3개의 다른 잔류물 샘플, 즉 앞서 기술된 Si3N4증착단계후 처리챔버의 약 0.5m 하류에 있는 포어라인에서 선택된 파우더(샘플 A)와, 앞서 기술된 NF3/N2O/N2세척 플라즈마를 실행한후 샘플A와 동일한 위치에서 선택된 파우더(샘플 B)와, 수일동안 계속된 증착/세척 시퀀스후 챔버의 대략 12m 하류에 있는 건식 진공펌프의 인입구에서 선택된 파우더(샘플 C)가 선택된다. 파우더 샘플의 혼합물은 수소 전방산란(HFS), X-레이 광전자 분광학(XPS) 및 X-레이 회절(XRD) 분석으로부터 추론된다. 각각의 이들 파우더의 혼합물은 표 1에 도시되어 있다.In another series of embodiments, three different residue samples were selected: the powder (Sample A) selected in the foreline at about 0.5 m downstream of the process chamber after the Si 3 N 4 deposition step described above, and the NF After the 3 / N 2 O / N 2 cleaning plasma was run, the powder (Sample B) selected at the same location as Sample A and the inlet of the dry vacuum pump at about 12 m downstream of the chamber after several days of deposition / The selected powder (sample C) is selected. The mixture of powder samples is deduced from hydrogen forward scattering (HFS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD) analysis. A mixture of each of these powders is shown in Table 1.
표 1Table 1
샘플A는 Si3N4증착화학의 직접 고체 부산물이다. 파우더는 RF플라즈마내에서 발생된 입자의 혼합물을 반영한다. 파우더는 Si, N, H 및 산소로 이루어진다. 산소는 샘플수집동안 공기로부터 흡수된다. 산소는 산소함유가스가 증착동안 사용되지 않기 때문에 파우더의 초기 성분일 수없다. 마찬가지로, 플라즈마에서 발생된 잔류입자는 고수소화합된 질화실리콘SixNyHz이다. 이 파우더는 고반응성이다. XPS측정은 HFS 결과를 확인하며 공기에 노출된후 실리콘이 18% 원소, 24% 질화물 및 58%산화물을 가지는 것을 나타낸다. 질소는 93% 질화물 및 7% 암모니아를 가진다. XXRD분석은 비결정 파우더를 나타낸다.Sample A is a direct solid by-product of Si 3 N 4 deposition chemistry. The powder reflects the mixture of particles generated in the RF plasma. The powder consists of Si, N, H and oxygen. Oxygen is absorbed from the air during sample collection. Oxygen can not be the initial component of the powder since the oxygen-containing gas is not used during deposition. Similarly, the residual particles generated in the plasma are highly hydrogenated silicon nitride Si x N y H z . This powder is highly reactive. XPS measurements confirm the HFS results and indicate that after the exposure to air, the silicon has 18% elemental, 24% nitride and 58% oxide. Nitrogen has 93% nitride and 7% ammonia. XXRD analysis represents amorphous powder.
샘플(B)은 NH3/N2O/N2플라즈마를 사용하여 세척처리한후 파우더A의 변환결과이다. 세척공정은 증착챔버내에 추적된 잔류물을 완전히 기화시키며, 상기 변환은 제한한 F*자유 기 수명때문에 포어라인에서 완료되지 않는다. 그러나, 이 수명은 입자변환이 포어라인의 제 1미터에서 발생할 수 있을 만큼 충분히 길다. 이 흰색 파우더는 SixNyHz이 ( NH4)2SiF6으로 변환되기 때문에 고 F함유량을 가진다. 다결정 흰색 파우더는 250℃의 승화온도를 나타낸다.Sample (B) is the result of conversion of Powder A after washing using NH 3 / N 2 O / N 2 plasma. The cleaning process completely vaporizes the traces remaining in the deposition chamber, and the conversion is not complete in the foreline due to the limited F * free lifetime. However, this lifetime is long enough so that particle conversion can occur at the first meter of the foreline. This white powder has a high F content because Si x N y H z is converted to (NH 4 ) 2 SiF 6 . The polycrystalline white powder exhibits a sublimation temperature of 250 ° C.
샘플(B)에서 축적된 파우더의 양은 증가하며, 처리챔버로부터의 증가는 고체가스가 덜 기화되고 포어라인을 따라 덜 이동하는 것을 나타낸다. 이것은 챔버로부터 이동하는동안 서로 사이에 F*,CFX,O*와 같은 여기된 종의 희박화때문이다. 펌프에 근접하여, 파우더(A,B)의 혼합물이 존재한다. 이 잔류물(파우더C)은 갈색을 띤다.The amount of powder accumulated in sample (B) increases, and an increase from the processing chamber indicates that the solid gas is less vaporized and moves less along the foreline. This is due to the dilution of the excited species such as F * , CF X , O * between each other during transport from the chamber. In close proximity to the pump, there is a mixture of powders (A, B). This residue (powder C) is brown.
화학분석은 파우더(C)가 파우더(A)로부터의 불완전한 변환을 나타낸다. 입자코팅을 형성하고 증착중에 수집된 파우더의 변환을 막는 초기 갈색 잔류물을 코팅할 수 있은 중합체-(-CF2-C2F4-O-)x-의 형성에 주위가 집중되고 있다. 상업용 PECVD 질화실리콘 시스템의 포어라인에 대한 파우더(C)의 축적은 연속적인 증착/세척 시퀀스의 한달후 500g이상일 수 있다.The chemical analysis shows that the powder (C) incompletely transforms from the powder (A). Forming the coated particles, and that could be coated with an initial brown residue block the conversion of the collected powder in the deposition polymer - (- CF 2 -C 2 F 4 -O-) has become concentrated around the x- formed. The accumulation of powder (C) over the foreline of a commercial PECVD silicon nitride system may be greater than 500 grams per month after a continuous deposition / cleaning sequence.
챔버에의 잔류물 축적의 혼합물이 결정된후, 잔류물 파우더의 그레인 크기를 결정하기 위해 실험이 실행된다. 이 실험에 대해, 실리콘 피이스는 증착공정으로부터 증착된 물질을 수집하기 위해 포어라인내에 위치된다. 15초 증착공정후에 조차, 갈색 파우더 형태의 잔류물 축적은 진공라인(3)에서 발생한다. 이 잔류물 축적을 도시한 마이크로그래프는 도 8에 도시된다. 갈색 파우더는 SixNyHz, SixHy, SiOx및 기본적인 실리콘 잔류물로 이루어진다. 잔류물의 기본적인 그레인은 2.3g/cm3의 밀도를 가진 낟알모양 및 스폰지 형태를 가진다. 그레인의 구상체 대칭은 도 9에 도시되며, 균등핵에 의한 성장을 나타낸다. 도 10은 대략 50마이크로미터의 직경을 가진 전형적인 잔류물 집합체로 4개 또는 5개의 기본적인 그레인(각각 15-20마이크로미터 직경을 가짐)의 집합체를 기술하는 마이크로그래프이다. 파우더의 그레인 크기가 90초 증착단계동안 1.0mm 또는 그 이상의 집합체를 형성하기 위해 증착시간으로 증가되는 실험이 더 도시된다.After the mixture of residue accumulation in the chamber is determined, an experiment is performed to determine the grain size of the residue powder. For this experiment, a silicon piece is placed in the foreline to collect the deposited material from the deposition process. Even after the 15 second deposition process, residue accumulation in the form of a brown powder occurs in the vacuum line (3). A micrograph showing this residue accumulation is shown in Fig. The brown powder consists of Si x N y H z , Si x H y , SiO x and basic silicon residues. The basic grain of the residue has a granular shape and a sponge shape with a density of 2.3 g / cm < 3 >. The spherical symmetry of the grain is shown in Fig. 9 and represents growth by even nucleation. Figure 10 is a micrograph illustrating a collection of four or five basic grains (each having a 15-20 micrometer diameter) with a typical residue population having a diameter of approximately 50 micrometers. Further experiments are shown in which the grain size of the powder is increased to the deposition time to form a 1.0 mm or more aggregate during the 90 second deposition step.
기본형 DPA는 실란기초 질화실리콘 증착동작으로부터의 잔류물과 같은 입자 축적을 감소시킬 때 본 발명의 유효성을 증명하기 위해 시험된다. 기본형 DPA는 도 4(a)-(f)에 도시된 실시예에 따라 구성되며 포어라인전에 P5000CVD챔버의 배출구에 접속된다. 실험시, 챔버는 질화실리콘에 대한 공통 증착/세척시퀀스에 따라 동작하며 CF4/N2O세척단계 다음에 3개의 순차적인 1.0미크론 증착단계(3개의 개별웨이퍼에 대해)를 포함한다. 증착/세척 사이클은 5000 웨이퍼 작동검사를 위해 연속적으로 반복된다.The basic DPA is tested to demonstrate the effectiveness of the present invention when reducing particle buildup, such as residue from silane-based nitridation deposition operations. The basic DPA is constructed according to the embodiment shown in Figures 4 (a) - (f) and is connected to the outlet of the P5000 CVD chamber before the foreline. When the experiment, the chamber comprises an operation and CF 4 / N 2 O washing step following the three sequential 1.0 micron deposition steps (for three separate wafer) in accordance with the common deposition / clean sequences for the silicon nitride. The deposition / cleaning cycle is continuously repeated for 5000 wafer operation inspection.
질화실리콘 증착단계에 대해, 챔버압력은 4.5torr으로 설정 및 유지되며, 챔버온도는 400℃이며, 서셉터는 가스분배 매니폴드로부터 600밀 떨어져 배치된다. SiH4를 포함하는 증착가스는 190sccm의 흐름속도로 유입되며, N2를 포함하는 증착가스는 1500sccm의 흐름속도로 유입되며, NH3을 포함하는 증착가스는 60sccm의 흐름속도로 유입된다. 13.56MHz의 주파수를 가진 단일 주파수 RF전력은 플라즈마를 형성하기 위해 455와트의 전력레벨로 공급되며 대략 7500Å/min이 흐름속도로 질화실리콘층을 증착한다. 각각의 1.0미크론 층에 대한 전체 증착시간은 약 80초이다.For the silicon nitride deposition step, the chamber pressure is set and maintained at 4.5 torr, the chamber temperature is 400 占 폚, and the susceptor is positioned 600 mil from the gas distribution manifold. The deposition gas containing SiH 4 is introduced at a flow rate of 190 sccm, the deposition gas containing N 2 is introduced at a flow rate of 1500 sccm, and the deposition gas containing NH 3 is introduced at a flow rate of 60 sccm. Single frequency RF power with a frequency of 13.56 MHz is supplied at a power level of 455 watts to form a plasma and deposits a layer of silicon nitride at a flow rate of approximately 7500 A / min. The total deposition time for each 1.0 micron layer is about 80 seconds.
챔버 세척 단계 동안, 챔버 압력은 4.6으로 설정 및 유지되며, 챔버온도는 400℃으로 설정되며, 서셉터(웨이퍼 없이)는 가스 분배 매니폴드로부터 600밀의 간격을 두고 배치된다. CF4를 포함하는 세척가스는 1500sccm의 흐름속도로 유입되며, N2O를 포함하는 세척가스는 500sccm의 흐름속도로 유입된다. RF전력은 에칭 플라즈마를 형성하기 위해 공급되며, 챔버내에 증착된 물질을 에칭한다. 주파수 전력공급원은 13.56MHz로 동작되며, 1000와트에서 구동된다. 3개의 1.0 미크론 질화실리콘층 증착단계후 챔버를 세척하기 위해 사용된 전체 세척시간은 제 1 3000웨이퍼에 대해 110초이다. 종점 검출기는 최종 2000웨이퍼에 대한 세척시간을 최적화하기 위해 사용된다.During the chamber cleaning step, the chamber pressure is set and maintained at 4.6, the chamber temperature is set at 400 占 폚, and the susceptor (without wafer) is spaced 600 mil from the gas distribution manifold. The cleaning gas containing CF 4 is introduced at a flow rate of 1500 sccm, and the cleaning gas containing N 2 O is introduced at a flow rate of 500 sccm. The RF power is supplied to form an etch plasma, which etches the material deposited in the chamber. The frequency power source operates at 13.56 MHz and is driven at 1000 watts. The total cleaning time used to clean the chamber after the three 1.0 micron silicon nitride layer deposition steps is 110 seconds for the first 3000 wafers. The endpoint detector is used to optimize cleaning time for the final 2000 wafers.
기본형 DPA는 대략 35cm의 길이와 14cm의 직경을 가진다. 전극(56, 58)은 242.1in2의 전체 표면영역을 가지며 알루미늄으로 기계화된다. 캐소드는 3.00인치폭이며 39.5966인치의 직경을 가진다.The basic DPA has a length of about 35 cm and a diameter of 14 cm. Electrodes 56 and 58 have an overall surface area of 242.1 in 2 and are mechanized with aluminum. The cathode is 3.00 inches wide and has a diameter of 39.5966 inches.
500볼트의 DC 전압은 전술한 것처럼 질화실리콘 증착단계 및 CF4세척단계 동안 전기적으로 충전된 입자를 트래핑하기 위해 전극(56) 및 전극(58) 사이에서 만들어진다. 전계는 전극(56) 및 접지전극(58)에 500볼트를 공급함으로서 만들어진다. 플라즈마 형성에 대해, DPA장치는 능동장치로서 동작한다(즉, RF 전력은 세척단계동안만 플라즈마를 형성하기 위해 DPA에 제공되며, RF 전력은 증착단계동안 제공되지 않는다). 플라즈마 형성은 1000와트로 구동된 325 KHz RF 파형에 의해 발생된다. DPA내의 압력은 0.8torr로 측정된다.A DC voltage of 500 volts is created between the electrode 56 and the electrode 58 for trapping electrically charged particles during the silicon nitride deposition step and the CF 4 cleaning step, as described above. The electric field is created by supplying 500 volts to the electrode 56 and the ground electrode 58. For plasma formation, the DPA device acts as an active device (i.e., the RF power is provided to the DPA to form a plasma only during the cleaning step, and RF power is not provided during the deposition step). Plasma formation is generated by a 325 KHz RF waveform driven at 1000 watts. The pressure in the DPA is measured at 0.8 torr.
추가 검사시, 기본형 DPA는 전술한 질화실리콘 증착/CF4세척 시퀀스를 사용하는 20,000웨이퍼의 작동 검사동안 포어라인내의 입자 축적을 방지할 때 100% 효과를 가지는 것으로 도시된다. 기본형 DPA의 사용은 실험시 챔버로부터 배출된 모든 부유성 고형물을 트랩 및 제거하기 위해 임의의 추가 세척가스 또는 임의의 추가 세척시간을 필요로하지 않는다. 1 및 5000웨이퍼 사이(또는 임의의 웨이퍼 사이)의 임의의 특성에 중요한 변화가 존재하지 않는 실험중에 증착된 질화실리콘 막에 대한 두께, 균일성, 압력 및 굴절률과 같은 막 특성이 측정된다. 더욱이, 웨이퍼 작동중에 0.16미크론 또는 그 이상의 직경을 가진 입자가 증가하지 않는 실험동안 챔버내의 입자수가 측정된다.At the time of further testing, the basic DPA is shown to have a 100% effect when preventing particle accumulation in the foreline during a functional inspection of 20,000 wafers using the above-described silicon nitride deposition / CF 4 cleaning sequence. The use of a basic DPA does not require any additional cleaning gas or any additional cleaning time to trap and remove all suspended solids discharged from the chamber during the experiment. Film properties such as thickness, uniformity, pressure and refractive index for the deposited silicon nitride film during an experiment in which there are no significant changes in any properties between 1 and 5000 wafers (or between any wafers) are measured. Moreover, the number of particles in the chamber is measured during experiments in which the particles with diameters of 0.16 microns or more do not increase during wafer operation.
3. 나선형 코일, 단일 튜브 실시예3. Spiral coil, single tube embodiment
다른 플라즈마 형성구조를 통합하는 DPA(40)의 다른 실시예가 또한 가능하다. 예를들어, 플라즈마는 나선형 반응기 코일과 같은 유도성 코일에 RF신호를 가함으로서 형성된다. 나선형 코일은 작은 크기를 가지며 고플라즈마 밀도로 플라즈마를 형성하기 위한 용량을 가진다. 이러한 코일은 당업자에게 공지되어 있으며 미첼 에이.와 같은 다수의 공지된 논문에 설명된 기준에 따라 설계될 수 있다. Lieberman and Allan J. Lichtenberg, 플라즈마 방전 및 플라즈마 물질 처리의 원리. pp. 404-410 John Wiley Sons(1994)가 여기에 참조에 의해 통합된다.Other embodiments of the DPA 40 incorporating other plasma forming structures are also possible. For example, the plasma is formed by applying an RF signal to an inductive coil, such as a helical reactor coil. The helical coil has a small size and a capacity to form a plasma with a high plasma density. Such coils are known to those skilled in the art and may be designed according to the criteria set forth in many known publications such as Mitchell, et al. Lieberman and Allan J. Lichtenberg, Principles of plasma discharge and treatment of plasma materials. pp. 404-410 John Wiley Sons (1994), incorporated herein by reference.
나선형 공진기 코일은 구리, 니켈 또는 금 또는 유사한 도전물질과 같은 고도전성 물질로 만들어질 수 있다. 코일을 적절히 공진시키기 위해, 코일의 길이가 공급된 RF신호의 파장의 약 1/4 또는 이보다 약간 크게하는 것은 매우 중요하다.The helical resonator coil may be made of a highly conductive material such as copper, nickel or gold or similar conductive material. In order to properly resonate the coil, it is very important that the length of the coil is about a quarter or more of the wavelength of the supplied RF signal.
도 11은 이러한 코일을 포함하는 DPA(40)의 일 실시예의 단면도이다. 도 11에 있어서, DPA(40)는 가스가 DPA를 통과함에 따라 처리챔버(15)로부터 흐르는 가스를 배출하는 튜브(150)를 포함한다. 튜브(15)는 세라믹, 유리 또는 석영과 같은 절연물질로 만들어진 실린더형 튜브이다. 바람직한 실시예에 있어서, 튜브(50)는 세척단계에서 사용되는 플루오로와 같은 에천트 가스와 반응하지 않는 세라믹 물질로 만들어진다. 또한, 튜브(150)는 진공라인(31)의 내부직경과 동일한 내부직경을 가진다. 다른 실시예에 있어서, 튜브(150)는 필수적으로 실린더 형태를 가질 필요가 없으며, 대신에 모서리가 있는 평면 또는 타원형 또한 유사한 곡선을 가진 내부표면을 가질 수 있다. 이들 및 다른 실시예에 있어서, 튜브(150)의 내부직경은 진공라인(31)의 내부직경보다 크거나 또는 작을 수 있다.11 is a cross-sectional view of one embodiment of a DPA 40 including such a coil. In Figure 11, the DPA 40 includes a tube 150 that exhausts the gas flowing from the process chamber 15 as it passes through the DPA. The tube 15 is a cylindrical tube made of an insulating material such as ceramic, glass or quartz. In a preferred embodiment, the tube 50 is made of a ceramic material that does not react with the etchant gas, such as fluorine, used in the cleaning step. The tube 150 also has an inner diameter that is the same as the inner diameter of the vacuum line 31. In another embodiment, the tube 150 need not necessarily have a cylindrical shape, but instead may have an inner surface with a flat, oval, or similar curved edge. In these and other embodiments, the inner diameter of the tube 150 may be larger or smaller than the inner diameter of the vacuum line 31.
코일(152)은 튜브(150)의 외부 둘레에 감기며, 점(156)의 한 단부에서 RF전력공급원고 접속되며, 점(155)의 다른 단부에서 접지에 접속된다. 튜브(150)를 통과하는 배출가스는 RF 전력공급원으로부터 코일(152)로 전압을 가함으로서 플라즈마 상태로 여기된다. 플라즈마 상태에서, 플라즈마로부터의 성분은 전술한 펌프 시스템(32)에 의해 DPA(40) 및 진공라인(31)으로 펌핑될 수 있는 가스 생성물을 형성하기 위해 튜브내에 증착된 물질과 반응한다. 코일(152)은 전술한 것처럼 표준 나선형 공진기 코일이며 튜브의 외부보다 튜브(150)의 내부에 감길 수 있다.The coil 152 is wound around the outer periphery of the tube 150 and connected to the RF power supply source at one end of the point 156 and to the ground at the other end of the point 155. The exhaust gas passing through the tube 150 is excited into the plasma state by applying a voltage from the RF power source to the coil 152. In the plasma state, the components from the plasma react with the materials deposited in the tubes to form gaseous products that can be pumped to the DPA 40 and vacuum line 31 by the pump system 32 described above. The coil 152 is a standard spiral resonator coil as described above and can be wound within the tube 150 rather than the outside of the tube.
외부 용기(154)는 튜브(150)를 둘러싼다. 용기(154)는 적어도 두가지 용도로 사용한다. 첫째, 그것은 코일(152)에 의해 발생된 패러데이 케이지 차폐 방출기로서 작용한다. 둘째, 만일 세라믹 튜브(150)가 파괴되거나 또는 튜브(150)내의 진공밀봉이 다른 방식으로 파괴된다면, 용기(154)는 배출가스가 누출되는 것을 막기위해 제 2밀봉을 제공한다. 용기(154)는 알루미늄 또는 강철 또는 다른 화합물과 같은 다양한 물질로 만들어질 수 있으며 차폐효과를 위해 접지된다. 상부 및 하부 플랜지(157, 158)는 진공밀봉을 유지하는 동안 진공 매니폴드(24) 및 진공라인(31)에 DPA(40)를 접속한다.The outer vessel (154) surrounds the tube (150). The container 154 is used for at least two purposes. First, it acts as a Faraday cage shielded emitter generated by the coil 152. Second, if the ceramic tube 150 is broken or the vacuum seal in the tube 150 is otherwise broken, the vessel 154 provides a second seal to prevent the exhaust gas from leaking. The vessel 154 can be made of various materials such as aluminum or steel or other compounds and is grounded for shielding effectiveness. The upper and lower flanges 157 and 158 connect the DPA 40 to the vacuum manifold 24 and the vacuum line 31 while maintaining a vacuum seal.
표준 RF 전력공급원은 부하로서 50오옴의 임피던스를 갖도록 설계된다. 따라서, 코일(152)과 RF전력공급원에 대한 접촉점(점156)은 코일(152)이 50오옴의 임피던스를 갖도록 선택되어야 한다. 만일 전력공급원이 다른 임피던스 레벨을 요구한다면, 점(156)이 선택될 수 있다.The standard RF power supply is designed to have an impedance of 50 ohms as a load. Thus, the coil 152 and the contact point (point 156) to the RF power source should be chosen such that the coil 152 has an impedance of 50 ohms. If the power supply requires a different impedance level, point 156 may be selected.
코일(152)은 50와트 또는 그 이상의 전력레벨에서 RF 전력공급원에 의해 구동된다. 이러한 조건하에서, 플라즈마 발생은 최대이며, 균일성은 중요하지 않다. 코일(152)에 의해 발생된 실제적인 전압은 RF전력공급원에 의해 사용된 전력, 코일(152)의 길이 및 권선간격 및 코일의 저항과 같은 다수의 요소에 따른다. 전압이 코일을 따라 균일하게 공급되기 때문에, 전체 코일에 대한 전압레벨을 결정하는 것은 코일이 접지 및 RF 전력공급원에 접속되는 점(점(155, 156)) 사이의 레벨을 결정함으로서 행해질 수 있다. 예를들어, 만일 특정 코일이 점(155, 156)사이의 코일부분에 비해 4배길다면, 코일의 전체전압은 점(155,156)사이의 전압레벨의 4배일 수 있다.Coil 152 is driven by an RF power source at a power level of 50 watts or greater. Under these conditions, plasma generation is maximal and uniformity is not critical. The actual voltage generated by the coil 152 follows a number of factors such as the power used by the RF power source, the length of the coil 152 and the winding spacing and coil resistance. Since the voltage is supplied uniformly along the coil, determining the voltage level for the entire coil can be done by determining the level between the point at which the coil is connected to ground and the RF power supply (points 155 and 156). For example, if a particular coil is four times as large as the coil portion between points 155 and 156, then the total voltage of the coil may be four times the voltage level between points 155 and 156. [
코일, 전력레벨 및 공급된 RF 주파수는 강한 플라즈마가 튜브(150)내에 형성되고 코일(152)에 의해 발생된 전압이 코일에서 용기(154)로 흐르는 전류레벨을 초과하지 않도록 선택되어야한다. 만일 아아크가 특정 DPA의 문제이라면, 용기(154) 및 코일(152) 사이에 절연물질을 삽입하는 것이 가능하다. 그러나, 간단한 설계를 위해, 공기로 충전된 용기(154) 및 코일(152) 사이의 공간을 가지는 것은 바람직하다.The coil, power level and supplied RF frequency should be selected such that a strong plasma is formed in the tube 150 and the voltage generated by the coil 152 does not exceed the current level flowing from the coil to the vessel 154. If the arc is a problem with a particular DPA, it is possible to insert an insulating material between the vessel 154 and the coil 152. However, for simplicity of design, it is desirable to have a space between the air filled container 154 and the coil 152.
DPA(40)의 길이 및 크기는 변화할 수 있다. 몇몇의 응용에 있어서, DPA(40)는 4-6인치일 수 있으며, 다른 응용에 있어서, DPA(40)는 진공라인(31)의 전체 길이(4-5피트)일 수 있어서, 라인을 교체할 수 있다. 긴 DPA이 선택되어 짧게 설계된 DPA보다 부유성 고형물을 제거하는 것이 가능하다. 진보된 트랩 메커니즘을 포함하는 짧은 DPA는 처리챔버로부터 배출된 모든 부유성 고형물의 99.9%를 수집 및 트래핑할 수 있다. 코일의 길이가 RF파장의 1/4보다 약간 길어야 하기 때문에, 사용된 코일 길이 및 RF 주파수 사이에 상호관계가 존재한다.The length and size of the DPA 40 may vary. In some applications the DPA 40 may be 4-6 inches and in other applications the DPA 40 may be the entire length of the vacuum line 31 (4-5 feet) can do. It is possible to remove suspended solids more than a shortly designed DPA by selecting long DPA. A short DPA, including an advanced trap mechanism, can collect and trap 99.9% of all suspended solids discharged from the process chamber. Since the length of the coil should be slightly longer than 1/4 of the RF wavelength, there is a correlation between the coil length used and the RF frequency.
DPA(40)는 처리과정의 특정 주기동안 턴-온 및 턴오프되며, DPA는 수동장치로서 구성될 수 있다. 수동장치로서의 DPA(40)는 DPA를 턴온 및 턴오프하는데 특정 제어신호 또는 프로세서 시간이 필요없도록 충분한 RF 전력신호가 연속적으로 공급된다.The DPA 40 is turned on and off for a certain period of processing, and the DPA can be configured as a passive device. The DPA 40 as a passive device is continuously supplied with sufficient RF power signals so that no specific control signal or processor time is required to turn the DPA on and off.
4. 제 1나선형 코일, 기계 및 정전기 트랩 실시예4. First Spiral Coil, Mechanical and Electrostatic Trap Embodiments
도 12는 DPA(40)의 다른 실시예에 대한 단면도이다. DPA(40)의 실시예는 도 12에 도시되어 있으며, 이 DPA(40)는 제 1내부 세라믹 튜브(160) 및 제 2 외부 세라믹 튜브(162)를 포함한다. 튜브(160)의 단부는 화살표(164)로 표시된 것처럼 가스가 DPA(40)를 통과하도록 튜브(162)의 실린더 공간내에 있다.12 is a cross-sectional view of another embodiment of the DPA 40. As shown in Fig. An embodiment of the DPA 40 is shown in FIG. 12, which includes a first inner ceramic tube 160 and a second outer ceramic tube 162. The end of the tube 160 is in the cylinder space of the tube 162 so that gas passes through the DPA 40 as indicated by the arrow 164.
나선형 공진기 코일(166)은 도 11의 실시예에 관련하여 기술된 것처럼 튜브(162)의 외부 둘레에 감기며 RF 전력공급원(168)에 접속된다. 코일(166)은 튜브(162)의 내부내에 또는 튜브(160)의 외부 또는 내부 둘레에 감긴다.The helical resonator coil 166 is wound around the outer periphery of the tube 162 and is connected to an RF power source 168 as described in connection with the embodiment of FIG. The coil 166 is wound within the interior of the tube 162 or around the outside or inside of the tube 160.
전술한 용기(150)와 유사한 셸(168)은 내부 및 외부 튜브(160, 162)를 밀봉한다. 외부 튜브(162)는 내부 튜브(160) 또는 셸(168)중 하나에 접속될 수 있다. 어느 한 경우에 있어서, 외부 튜브(162)에 대한 지지 구조에 의해 방출가스 스트림이 DPA(40)을 통과할 수 있다. 지지구조는 관통된 홀을 가진 튜브(160, 162) 사이의 세라믹 물질로 이루어진 평면일 수 있으며, 또는 튜브(160, 162) 사이로 뻗는 세협형 접속부 또는 핑거의 3/4를 구성할 수 있으며, 또는 다수의 다른 동일한 방법으로 설계될 수 있다. 관통된 홀을 포함하는 구조는 이하에 기술된 수집영역(170)내에 부유성 고형물을 수집 및 트래핑하는데 도움이 된다. 그러나, 이 구조는 홀이 DPA(40)를 통해 펌핑된 가스의 흐름속도를 감소시키기 않기 위해서 충분히 크도록 설계되어야 한다.A shell 168 similar to the container 150 described above seals the inner and outer tubes 160, 162. The outer tube 162 may be connected to either the inner tube 160 or the shell 168. In either case, the support structure for the outer tube 162 allows the effluent gas stream to pass through the DPA 40. The support structure may be a flat surface of ceramic material between the tubes 160 and 162 having perforated holes or may constitute 3/4 of the flared connections or fingers extending between the tubes 160 and 162, And can be designed in many other similar ways. The structure including the perforated holes helps to collect and trap the suspended solids within the collection zone 170 described below. However, this structure should be designed such that the holes are large enough not to reduce the flow rate of the gas pumped through the DPA 40.
DPA(40)의 바람직한 설계는 부유성 고형물의 트랩 및 분해를 촉진시킨다. 이 설계는 가스가 도 4(a)의 트랩(62)과 유사한 방식으로 DPA의 나머지를 통해 진공라인(31)으로 이동하지 않도록 배출 가스 스트림에서 입자를 수집 및 홀딩하는 기계적인 트랩으로 작동하는 튜브(162)의 수집영역(170)을 포함한다. 이 입자는 트랩에서 유지되며 그들이 형성된 플라즈마하에서 분해 또는 파괴될 때 까지 플라즈마에 영향을 받는다.The preferred design of the DPA 40 facilitates trapping and degradation of the suspended solids. This design is based on the use of a mechanical trap-operated tube (not shown) that collects and holds particles in the exhaust gas stream such that the gas does not travel to the vacuum line 31 through the remainder of the DPA in a manner similar to the trap 62 of Figure 4 And a collecting area 170 of the collecting area 162. These particles are held in the trap and are affected by the plasma until they are broken down or destroyed under the plasma they are formed.
DPA(40)의 트랩부분이 동작은 DPA장치를 통해 진공라인으로 입자를 세척하기 시작하는 방출 가스흐름경로에도 불구하고 트랩내에 부유성 고형물을 홀딩하기 위해 동작하는 인력에 따른다. 따라서, DPA(40)의 유효성은 입자가 가스 생성물에 도달할때까지 입자가 튜브(162)에 남는 것을 막기위해 외부 튜브(162)의 능력에 따른다. 수집영역(170)이 DPA에 대한 인입구의 하류에 있으며 외부 튜브(162)의 길이가 인력에 관련하여 상기 트랩을 만들기에 충분하도록 DPA(40)가 배치되는 것은 중요하다.Trap Portion of DPA 40 This operation is dependent on the force acting to hold the suspended solids in the trap despite the discharge gas flow path where it begins to clean the particles through the DPA device into the vacuum line. Thus, the effectiveness of the DPA 40 depends on the ability of the outer tube 162 to prevent particles from remaining in the tube 162 until the particles reach the gaseous product. It is important that the collection area 170 is downstream of the inlet to the DPA and that the DPA 40 is positioned such that the length of the outer tube 162 is sufficient to make the trap with respect to attraction.
DPA(40)내의 평면(176)을 따라 가스 통로의 단면 영역을 증가시키는 것은 부유성 고형물을 트래핑하는데 도움이 된다. 주어진 증착공정에서 방출가스 스트림에 대한 흐름속도는 일반적으로 일정하다. 따라서, 하나 이상의 통로의 단면 영역을 증가시키는 것은 입자에 대한 중립 견인력을 감소시키는 가스 스트림에서 입자의 속도를 감소시킨다. 주어진 입자는 만일 입자에 대한 인력이 중립 견인력을 초과한다면 DPA(40)의 인력 트랩내의 인력에 의해 트래핑된다.Increasing the cross-sectional area of the gas passageway along the plane 176 in the DPA 40 helps trap the floating solids. The flow rate for the effluent gas stream in a given deposition process is generally constant. Thus, increasing the cross-sectional area of the at least one passageway reduces the velocity of the particles in the gas stream which reduces the neutral traction force on the particles. The given particle is trapped by the attractive force in the attraction trap of the DPA 40 if the attractive force on the particle exceeds the neutral traction force.
기계적인 트랩의 유효성을 더 향상시키기 위해서, 정전기 콜렉터(172)는 수집영역(170) 근처에 배치될 수 있다. 정전기 콜렉터(172)는 DC 또는 AC 전력공급원에 접속된 작은 전극일 수 있다. 정전기 콜렉터(172)에 공급된 전하의 극성 및 양은 각각의 응용에서 배출된 부유성 고형물의 극성 형태 및 전형적인 전하레벨에 따른다.To further enhance the effectiveness of the mechanical trap, an electrostatic collector 172 may be disposed near the collection region 170. The electrostatic collector 172 may be a small electrode connected to a DC or AC power source. The polarity and amount of charge supplied to the electrostatic collector 172 depend on the polarity type of the suspended solids discharged in each application and the typical charge level.
다양한 다른 정전기 트래핑 장치는 본 발명에 사용될 수 있다. 이러한 정전기 콜렉터의 다른 실시예는 도 13(a), 도 13(b) 및 도 13(c)을 참조로하여 이하에서 상세히 설명될 것이다.A variety of other electrostatic trapping devices may be used in the present invention. Other embodiments of such electrostatic collectors will be described in detail below with reference to Figures 13 (a), 13 (b) and 13 (c).
5. 제 2 나선형 코일 기계 및 정전기 트랩 실시예5. Second spiral coil machine and electrostatic trap embodiment
도 13(a)은 DPA(40)의 다른 실시예에 대한 단면도이다. 도 13(a)의 실시예는 도 12의 실시예와 유사한 기계적인 트랩 설계을 사용하며 수정된 정전기 트랩을 사용한다. 또한, 방출 가스는 상부 플랜지(181)에 대향하는 것보다는 이 상부플랜지에 인접하여 배치된 측면 플랜지(180)를 통해 배출된다. 플랜지(180)는 외부 튜브(186)보다 오히려 외부 케이싱(184)으로 진공밀봉하기 위해 배치되다. 케이싱(184)은 금속 또는 유사한 물질로 만들어지며, 튜브(186)는 세라믹과 같은 절연물질로 만들어진다./13 (a) is a cross-sectional view of another embodiment of the DPA 40. Fig. The embodiment of Figure 13 (a) uses a mechanical trap design similar to the embodiment of Figure 12 and uses a modified electrostatic trap. Also, the discharge gas is discharged through the side flange 180 disposed adjacent to the upper flange rather than facing the upper flange 181. The flange 180 is disposed for vacuum sealing to the outer casing 184 rather than the outer tube 186. The casing 184 is made of a metal or similar material, and the tube 186 is made of an insulating material such as ceramic.
RF 전력은 RF 전력공급원에 대한 접속점(188) 및 점(189) 사이에 50오음의 임피던스를 가지도록 설계되는 외부 코일(187)을 통해 DPA에 공급된다. 전술한 것처럼, 코일(187)은 코일이 표준 RF 전력공급원에 의해 구동될 수 있도록 50오옴의 임피던스를 가지도록 설계되어야 한다. 내부코일(190)은 내부 튜브(185)내에 감긴다. 내부코일(190)은 외부 코일(187)상에 공급된 RF신호를 유도에 의해 수신하며 플라즈마 반응을 구동하기 위해 전계를 만든다.The RF power is supplied to the DPA through an outer coil 187 that is designed to have an impedance of 50 ohms between the connection point 188 and the point 189 to the RF power source. As described above, the coil 187 should be designed to have an impedance of 50 ohms so that the coil can be driven by a standard RF power source. The inner coil 190 is wound in the inner tube 185. The inner coil 190 receives the RF signal supplied on the outer coil 187 by induction and produces an electric field for driving the plasma reaction.
중심 와이어(192)는 내부 튜브(185)의 중심을 통하며, 전위는 DPA를 통해 이동하는 부유성 고형물을 정전기적으로 트래핑하기 위해 중심 와이어(192) 및 내부 코일(190) 사이에서 만들어진다. 전위는 다수의 다른 방법을 사용하여 만들어질 수 있다. 각각의 방법에 있어서, 중심 와이어(192) 및 코일(190)은 전극으로서 동작한다. 일 실시예에 있어서, 중심 와이어(192)는 접지되며, 양 DC 또는 AC 코일(190)에 공급된다. 도 13(b)에 도시된 것처럼, 배출 입자(194)가 음으로 충전되는 경우에, 입자는 와이어(192) 및 코일(190)에 의해 만들어진 전계(Felec)에 의해 유인된다. 만일 코일(190)이 접지되고 음전압이 중심 와이어(192)에 공급된다면 유사한 결과가 달성될 수 있다. 그러나, 이 경우 와이어(192)는 코일(190)쪽으로 음으로 충전된 입자를 반발시킨다.The center wire 192 passes through the center of the inner tube 185 and the potential is created between the center wire 192 and the inner coil 190 to electrostatically trap the floating solids moving through the DPA. Dislocations can be made using a number of different methods. In each method, the center wire 192 and the coil 190 operate as an electrode. In one embodiment, the center wire 192 is grounded and supplied to both DC or AC coils 190. 13 (b), the particles are attracted by the electric field F elec produced by the wire 192 and the coil 190, when the emitted particles 194 are negatively charged. Similar results can be achieved if the coil 190 is grounded and a negative voltage is applied to the center wire 192. In this case, however, the wire 192 repels the negatively charged particles toward the coil 190.
다른 실시예에 있어서, 양 DC 또는 AC 전압은 중심 와이어(192)에 공급되며, 코일(190)은 접지 전위에 접속된다. 이러한 방법에 있어서, 음극으로 충전된 입자는 도 13(c)에 도시된 것처럼 양으로 충전된 와이어(192)위의 위치(916)에 수집된다. 만일 음전압이 코일(190)에 공급되고 중심와이어(192)가 접지된다면 유사한 결과가 달성될 수 있다. 이러한 경우에, 코일(910)은 와이어(192)쪽으로 음으로 충전된 입자를 반발시킨다.In another embodiment, both DC or AC voltages are supplied to the center wire 192, and the coil 190 is connected to the ground potential. In this way, the cathodically charged particles are collected at locations 916 on the positively charged wire 192 as shown in Fig. 13 (c). A similar result can be achieved if a negative voltage is applied to the coil 190 and the center wire 192 is grounded. In this case, the coil 910 repels the negatively charged particles toward the wire 192.
또 다른 실시예에 있어서, 와이어(192) 또는 코일(190)은 둘다 접지되지 않으며 코일(190)에 관련하여 와이어(192) 사이에 양 또는 음 전위를 만드는 전압원에 둘다 접속된다. 물론, 양으로 충전된 부유성 고형물이 존재하는 경우, 이 부유성 고형물은 음으로 충전된 부유성 고형물이 수집되는 전극에 대향하는 전극상에 수집될 수 있다.In another embodiment, wire 192 or coil 190 is both not grounded and is both connected to a voltage source that creates a positive or negative potential between wires 192 in relation to coil 190. Of course, in the presence of positively charged suspended solids, this suspended solids can be collected on the electrode opposite to the electrode from which negatively charged suspended solids are collected.
또한, 입자는 부유성 고형물이 양 및 음으로 충전된 입자 모두를 포함하는 경우에 정전기력에 의해 수집된다. 이러한 경우, 양으로 충전된 입자는 저전위 전극에 유인되며, 음으로 충전된 입자는 고전위 전극에 유인된다. 또한, 중심 와이어(192)에 AC전압을 공급하는 것은 가능하다. 만일 AC 전압이 중심 와이어(192)에 접속되고 코일(190)이 접지된다면, 양의 부유성 고형물은 양의 절반 사이클 동안 와이어로부터 코일(90)쪽으로 반발된다. 그러나, 음의 절반 사이클 동안, 음의 부유성 고형물은 와이어로부터 반발되어 코일(190)상에 수집된다. 이러한 경우에, AC 전압주기는 입자의 응답시간보다 커야한다.In addition, the particles are collected by electrostatic force in the case where the suspended solids include both positively and negatively charged particles. In this case, positively charged particles are attracted to the low potential electrode and negatively charged particles are attracted to the high potential electrode. It is also possible to supply an AC voltage to the center wire 192. If the AC voltage is connected to the center wire 192 and the coil 190 is grounded, the positive suspended solids are repelled from the wire toward the coil 90 for a positive half cycle. However, during the negative half cycle, negative floating solids are repelled from the wire and collected on the coil 190. In this case, the AC voltage period must be greater than the particle's response time.
몇몇의 앞의 경우에 있어서, 두 개의 전극 사이의 전계는 50 및 5000볼트/cm 사이에 일 수 있다. 바람직하게, 전계는 500볼트/cm(DC) 내지 1000볼트/cm(AC) 사이에 있다. 입자는 코일(190)상에 수집되기 위해서 중심 와이어(192)로부터 유인되거나 또는 입자의 극성과 코일(190) 및 와이어(192)에 공급된 전하에 따른다.In some previous cases, the electric field between the two electrodes may be between 50 and 5000 volts / cm. Preferably, the electric field is between 500 volts / cm (DC) and 1000 volts / cm (AC). The particles are attracted from the center wire 192 to be collected on the coil 190 or are subject to the polarity of the particles and the charge supplied to the coil 190 and the wire 192.
이러한 설계가 코일(190) 및 중심 와이어(192) 사이에서 만들어진 전압 전위차를 따르기 때문에, 코일(190)은 최대 입자 수집을 얻기 위해 내부 튜브(1850냉 위치되어 튜브의 절연물질에 의해 와이어(192)로부터 분리되지 않는다. 튜브(185)내에 위치될 때, 코일(190) 및 중심 와이어(192)는 플루오로와 같은 다양한 고반응성 종과 접촉한다. 따라서, 코일(190) 및 와이어(192)는 이러한 종과 반응하지 않는 니켈과 같은 적절한 도전성 물질로 만들어진다. 코일(190)은 입자 및 RF 전력신호를 유인 또는 반발시키기 위해서 전위를 만든다.Because this design follows a voltage potential difference created between the coil 190 and the center wire 192, the coil 190 is cooled by the inner tube 1850 to obtain maximum particle collection, The coil 190 and the center wire 192 are in contact with a variety of highly reactive species such as fluorine when placed in the tube 185. Thus, Such as nickel, that does not react with species. Coil 190 creates potentials to attract or repel particles and RF power signals.
6. 평행전극을 포함하는 제 3 기계 및 정전기 트랩 실시예6. Third Mechanical and Electrostatic Trap Embodiments Including Parallel Electrodes
도 14(a)는 기계 및 정전기 트랩을 포함하는 다른 DPA(40)의 단면도이다. 도 14의 실시예는 도 4(a)-(c)에 도시된 실시예와 유사하며, 이는 한쌍의 용량성 결합 전극에 공급된 RF전력으로부터 플라즈마를 형성한다. 그러나, 도 14(a)에서의 전극은 도 4(a)-(f)의 실시예에서 동일한 표면영역의 평행판 전극보다 오히려 주변 실린더형 전극(402, 404)이다. 도 14(b)에 도시된 것처럼, 그들의 실린더형 성질 때문에, 전극(404) 대 전극(404)의 표면영역비는 DPA의 다른 부분에서 다르다. 예를들어, 전극(402) 대 (404)의 표면영역 비는 내부통로(405a)에서 약 3:1이다. 동일한 실시예에 있어서, 전극(402) 대 전극(404)의 표면영역비는 외부 통로(405b)에서 약 1.3:1이다.14 (a) is a cross-sectional view of another DPA 40 including a mechanical and electrostatic trap. The embodiment of Figure 14 is similar to the embodiment shown in Figures 4 (a) - (c), which forms a plasma from RF power supplied to a pair of capacitive coupling electrodes. However, the electrode in Fig. 14 (a) is the peripheral cylindrical electrodes 402, 404 rather than the parallel plate electrodes of the same surface area in the embodiment of Figs. 4 (a) - (f). As shown in Fig. 14 (b), due to their cylindrical nature, the surface area ratio of electrode 404 to electrode 404 is different in different parts of the DPA. For example, the surface area ratio of the electrode 402 to the electrode 404 is about 3: 1 in the internal passageway 405a. In the same embodiment, the surface area ratio of the electrode 402 to the electrode 404 is about 1.3: 1 in the outer passage 405b.
전극(402, 404)은 처리챔버(15)로부터 배출된 가스가 통과하는 가스 통로(405)를 한정한다. 전극(402)은 RF 및 DC전력이 전극(404)에 공급되는동안 접지된다. RF 및 DC전압은 PFD(406)을 통해 전극(404)에 공급된다. PFD(406)은 테프론 절연체(408)에 의해 접지된 전극(402)으로부터 절연된다.Electrodes 402 and 404 define a gas passage 405 through which gas exiting the process chamber 15 passes. Electrode 402 is grounded while RF and DC power is being supplied to electrode 404. The RF and DC voltages are supplied to the electrode 404 through the PFD 406. The PFD 406 is insulated from the electrode 402 grounded by the Teflon insulator 408.
통로(405)는 전극의 동심원 성질 때문에 원형 도넛의 하부 절반과 같은 모양을 가지는 U 자형 인력 트랩영역(410)을 포함한다. 방출가스는 인입구(401)로부터 가스 통로(405)로 입력되며 배출구(403)를 통해 출력된다.The passageway 405 includes a U-shaped attraction trap region 410 having the same shape as the lower half of the circular donut due to the concentric nature of the electrode. The discharge gas is input from the inlet 401 to the gas passage 405 and is output through the outlet 403. [
만일 적절하다면, DC 필터(412)는 방출가스 스트림에서 전기적으로 충전된 물질을 트래핑하기 위해 DPA에 공급되는 전압이 챔버내에서 발생하는 기판처리동작을 간섭하지 않도록 DPA(40) 및 처리챔버(15) 사이에 배치될 수 있다.The DC filter 412 may be coupled to the DPA 40 and the processing chamber 15 so that the voltage supplied to the DPA to trap the electrically charged material in the released gas stream does not interfere with substrate processing operations occurring within the chamber. As shown in FIG.
전극(402) 및 전극(404)을 포함하는 전기회로는 도 15에 도시되어 있다. 도 15에 도시된 것처럼, 전극(404)은 전극(404)이 접지되는 동안 DC 발생기(420) 및 RF 발생기(422) 모두에 접속된다. DC 발생기(420)는 정전기 트랩에 의해 요구된 DC전압을 공급하며, RF 발생기(422)는 플라즈마를 형성하기 위해 RF전력을 공급한다. RF 매칭회로(424)는 반사된 전력을 최소화하기 위해 발생기 출력 임피던스를 50Ω에 매칭시키며, DC/RF 필터(바람직한 실시예에서 1mΩ 저항)는 RF전력공급원으로부터 DC전력공급원(420)을 분리시킨다.The electric circuit including the electrode 402 and the electrode 404 is shown in Fig. As shown in Figure 15, electrode 404 is connected to both DC generator 420 and RF generator 422 while electrode 404 is grounded. DC generator 420 supplies the DC voltage required by the electrostatic trap and RF generator 422 supplies RF power to form a plasma. The RF matching circuit 424 matches the generator output impedance to 50 OMEGA to minimize the reflected power and the DC / RF filter (1 m OMEGA resistor in the preferred embodiment) separates the DC power source 420 from the RF power source.
7. 평행전극을 포함하는 제 4 기계 및 정전기 트랩 실시예7. Fourth machine with parallel electrodes and electrostatic trap embodiment
도 16(a)은 기계 및 정전기 트랩을 포함하는 DPA(40)의 다른 실시예에 대한 단면도이다. 도 16(a)의 실시예는 DPA로 배출된 방출가스로부터 용량성 결합 플라즈마를 형성하는 균일하게 이격된 평행전극(430, 432)을 포함한다. 전극(430)은 도 14(a)의 실시예와 유사한 방식으로 RF 및 DC전력공급원에 접속된다.16 (a) is a cross-sectional view of another embodiment of a DPA 40 including a machine and an electrostatic trap. The embodiment of Figure 16 (a) includes uniformly spaced parallel electrodes 430, 432 that form a capacitively coupled plasma from the exhaust gas exiting the DPA. Electrode 430 is connected to the RF and DC power sources in a manner similar to the embodiment of Figure 14 (a).
각각의 전극은 강철금속으로 형성되며 가스 통로(435)를 만들기 위해 구부러진다. 챔버(15)로부터의 방출가스는 인입구(434)를 통해 가스 통로에 입력되며 배출구(436)로부터 배출된다. 가스 통로(435)는 나란히 배치되며 전극(430)의 일부에 의해 분리되는 두 개의 가스흐름 경로, 즉 경로(435a, 435b)를 포함한다. 가스 흐름통로를 두 개의 개별 통로로 나누는 것은 고정된 영역내에 전극(430, 432)의 표면영역을 증가시킨다. 전극(430, 432)은 DPA내에 그들이 RF플라즈마 형성에 의해 발생된 열조건하에서 용해되지 않고 및/또는 구부러지지 않도록 충분한 두께를 가져야한다. 다른 실시예에 있어서, 전극(430, 432)은 알루미늄으로 기계화될 수 있다.Each electrode is formed of a steel metal and bent to form a gas passage 435. [ The discharge gas from the chamber 15 enters the gas passage through the inlet 434 and is discharged from the outlet 436. The gas passages 435 include two gas flow paths, i.e., paths 435a and 435b, which are disposed side by side and separated by a portion of the electrode 430. [ Dividing the gas flow passage into two separate passages increases the surface area of the electrodes 430 and 432 in the fixed area. The electrodes 430 and 432 should have sufficient thickness within the DPA to prevent them from melting and / or bending under the thermal conditions generated by RF plasma formation. In another embodiment, electrodes 430 and 432 may be mechanized with aluminum.
도 16(b)은 도 16(a)에 도시된 DPA의 투시도이다. 도 16(B)에 있어서, DPA(40)는 DPA의 이미 기술된 다른 실시예와 유사하게 알루미늄 케이싱(440)에 의해 둘러싸인다. 케이싱(440)은 나사(442)에 의해 DPA에 부착된 문(441)을 포함한다. DPA(40)는 이 문의 제거에 의해 세척될 수 있다. 또한, RF 및 DC 전력은 PFD접속부(438)를 통해 전극(430)에 공급된다.16 (b) is a perspective view of the DPA shown in Fig. 16 (a). 16 (B), the DPA 40 is surrounded by an aluminum casing 440 similar to other embodiments of the DPA previously described. The casing 440 includes a door 441 attached to the DPA by a screw 442. The DPA 40 can be cleaned by removing this door. In addition, RF and DC power is supplied to the electrode 430 via the PFD connection 438.
8. 제 1마이크로파 실시예8. First Microwave Example
도 17(a)은 DPA(40)의 다른 실시예에 대한 단면도이며, 도 17(b)은 도 17(a)에 도시된 실시예의 전면 입면도이다. 도 17(a) 및 (b)의 실시예는 플라즈마를 발생시키기 위해 마이크로파 소오스를 사용하며 DPA내에 수집된 입자물질 및 잔류물을 제거한다. 다수의 다른 마이크로파 소오스가 이용가능하면, 한쌍의 선택적으로 펄스화된 전자관(450)(예를들어, 몇몇의 마이크로파 오븐에 사용되는 형태의 전자관)은 바람직한 사용된다. 이러한 전자관은 CW 마이크로파 발생기 또는 RF 발생기의 가격보다 싸다.17 (a) is a cross-sectional view of another embodiment of the DPA 40, and FIG. 17 (b) is a front elevational view of the embodiment shown in FIG. 17 (a). The embodiments of Figures 17 (a) and (b) use microwave sources to generate plasma and remove particulate matter and residues collected in the DPA. If a number of different microwave sources are available, a pair of selectively pulsed electron tubes 450 (e.g., electron tubes of the type used in some microwave ovens) are preferably used. Such an electron tube is cheaper than the price of a CW microwave generator or RF generator.
도 18(a)에 도시된 것처럼, 각각의 전자관(450)은 선택적으로 펄스화된(60Hz) 전계(2.45GHz)를 발생시킨다. 도 18(b)에 도시된 것처럼, 다른 전자관에 관련하여 180도의 위상차만큼 한 전자관의 펄스를 지연시킴으로서, 두 개의 전자관 소오스는 도 18(c)에 도시된 것처럼 120Hz로 일정하게 펄스화될 수 있다. 도 18(c)에 있어서, 파형(M1)의 제 1사이클은 전자관중 하나에 의해 발생되며, 제 2사이클(M2)은 다른 전자관에 의해 발생된다. 전자관에 의해 발생된 에너지는 고플라즈마 밀도로 90%에 근접한 이온화 효율을 제공할 수 있다. 따라서, 이러한 전력 소오스는 10-20% 사이의 이온화 효율을 감소시키는 용량성 결합 전극보다 더 높은 세척효율을 발생시킨다.As shown in Fig. 18 (a), each of the electron tubes 450 selectively generates a pulsed (60 Hz) electric field (2.45 GHz). As shown in Fig. 18 (b), by delaying the pulse of one electron tube by a phase difference of 180 degrees with respect to the other electron tube, the two electron tube sources can be pulsed uniformly at 120 Hz as shown in Fig. 18 (c) . In Fig. 18 (c), the first cycle of waveform M1 is generated by one of the electron tubes, and the second cycle M2 is generated by another electron tube. The energy generated by the electron tube can provide ionization efficiency close to 90% at high plasma density. Thus, this power source generates a higher cleaning efficiency than a capacitive coupling electrode that reduces the ionization efficiency between 10-20%.
마이크로파 소오스의 추가 장점은 주울 효과에 의한 열감소이다. 약한 열이 발생하기 때문에, 가스 흐름통로(456)를 한정하는 전극(452, 454)(도 17(a))은 박판으로 용이하게 만들어질 수 있다. 가스 흐름통로(456)는 인입구(458)를 출발하여 배출구(460)에서 종료된다. 통로는 나누어져서, 도 16(a)의 실시예의 가스 통로(435)와 유사한 방식으로 이중경로를 따른다. 또한, 인입구(458)는 도 17(b)에서 프로파일(464)에 의해 도시된 것처럼 가스 통로(456)의 시작부분에서 DPA(40)으로 플레어로 된다.A further advantage of the microwave source is the heat loss due to the joule effect. Since weak heat is generated, the electrodes 452 and 454 (Fig. 17 (a)) defining the gas flow passage 456 can be easily made thin. The gas flow passage 456 starts from the inlet 458 and terminates at the outlet 460. The passages are divided and follow the dual passages in a manner similar to the gas passages 435 of the embodiment of Figure 16 (a). In addition, inlet 458 flared to DPA 40 at the beginning of gas passageway 456, as shown by profile 464 in Figure 17 (b).
전자관(450)은 DPA(40)의 반대측면에 배치된다. 마이크로파 전력은 적절한 도파관(462)(도 17(b))에 의해 반응기에 접속된다. 전자관 및 도파관은 플라즈마가 전체 가스통로 전반에 걸처 생성되도록 가스 통로(456)의 폭을 통해 마이크로파를 투사하기 위해 접속한다. 박판 전극 사이의 간격은 전계의 각각의 노드(제로세기점)가 전극표면에 위치되도록 마이크로파의 파장에 따라 조절될 수 있다(즉, 전극판 사이의 간격은 마이크로파 파장의 다수의 절반 주기이어야 한다). 전자관(450) 및 도파관(462)의 위치설정 때문에, 플라즈마는 가스통로(456)의 모든 경로에 형성된다. 세라믹 문(466)(도 17(b))은 전극(452)으로부터 전자관 및 도파관을 분리하며, 외부 케이싱(468)은 DPA를 밀봉하며 제 2레벨 밀봉을 제공한다.The electron tube 450 is disposed on the opposite side of the DPA 40. Microwave power is connected to the reactor by an appropriate waveguide 462 (Figure 17 (b)). The electron tube and the waveguide are connected to project the microwave through the width of the gas passage 456 so that plasma is generated across the entire gas passage. The spacing between the foil electrodes can be adjusted according to the wavelength of the microwaves so that each node (zero-intensity point) of the electric field is located at the electrode surface (i.e., the spacing between the electrode plates should be a multiple of half a period of the microwave wavelength) . Because of the positioning of the electron tube 450 and the waveguide 462, the plasma is formed in all paths of the gas passage 456. The ceramic gate 466 (Fig. 17 (b)) separates the electron tube and waveguide from the electrode 452, and the outer casing 468 seals the DPA and provides a second level seal.
DC 전력공급원(도시안됨)은 증착 또는 다른 기판처리동작동안 이전에 기술된 것처럼 정전기 콜렉터를 제공하기 위해 전극(452)에 접속된다. 전극(452)에 대한 DC전력은 OFF로 스위칭되며(도시안됨 스위치에 의해), 전극은 전자관(450)이 세척동작동안 동작될 때 접지된다. 스위칭 전극(452)은 다른 방식으로 발생할 수 있는 아아크를 막기 위한 시간이 요구되는동안 접지된다.A DC power source (not shown) is connected to electrode 452 to provide an electrostatic collector as previously described during deposition or other substrate processing operations. The DC power to the electrode 452 is switched OFF (by a switch not shown), and the electrode is grounded when the electron tube 450 is operated during the cleaning operation. The switching electrode 452 is grounded for a period of time required to prevent arcing that may otherwise occur.
9. 제 2마이크로파 실시예9. Second Microwave Example
도 19(a)는 DPA(40)의 다른 실시예의 측단면도이며, 도 19(b)는 도 19(a)에 도시된 실시예의 전면 입면도이다. 도 19(a) 및 도 (b)는 그것이 DPA 플라즈마를 발생시키기 위해 전자관(450)을 사용한다는 점에서 도 17(a) 및 도 17(b)은 도 17(a)의 실시예와 유사하다.19 (a) is a side cross-sectional view of another embodiment of the DPA 40, and Fig. 19 (b) is a front elevational view of the embodiment shown in Fig. 19 (a). Figures 19 (a) and 17 (b) are similar to the embodiment of Figure 17 (a) in that it uses an electron tube 450 to generate the DPA plasma .
그러나, 도 19(a)에 도시된 것처럼, DPA(40)의 실시예에서 DPA는 인입구(474)의 하류에 위치한 초기 모듈(472)을 포함한다. 이 모듈(472)은 에천트 기(예를들어, CF4가 에천트 가스로 사용될 때 CFx및 자유 F)가 증가된 이온화 효율성으로 발생될 수 있도록 세척 사이클 동안 플라즈마를 발생시키기 위해 전용된다. 이렇게 발생된 기는 긴 수명을 가지며 그들이 증착 및 수집된 물질과 반응하기 위해 DPA의 제 2모듈(475)로 펌핑될 때 활성화를 유지한다.However, as shown in Figure 19 (a), in the embodiment of the DPA 40, the DPA includes an initial module 472 located downstream of the inlet 474. This module 472 is dedicated to generate plasma during the cleaning cycle such that an etchant (e.g., CF x and free F when CF 4 is used as etchant gas) can be generated with increased ionization efficiency. The groups thus generated have a long lifetime and remain activated when they are pumped to the second module 475 of the DPA to react with the deposited and collected material.
제 2모듈(475)은 바람직한 실시예에서 박판으로 구성된 대향하는 전극(476, 480)에 의해 한정된 가스통로(470)를 포함한다. 가스통로(470)는 도 17(a) 및 도 17(b)의 실시예에서 가스통로(456)와 유사하다. 가스통로는 이중 통로(470a, 470b)를 포함하며 배출구(478)에서 끝난다.The second module 475 includes a gas passage 470 defined by opposing electrodes 476 and 480, which in the preferred embodiment are comprised of a thin plate. The gas passage 470 is similar to the gas passage 456 in the embodiment of Figs. 17 (a) and 17 (b). The gas passage includes the double passages 470a and 470b and terminates at the outlet 478. [
도파관(482)은 전자관(450)에 접속된다. 도파관 및 전자관은 마이크로파가 모듈(472)에 플라즈마를 형성하도록 배치된다. 애노드(476)의 내부벽은 마이크로파가 모듈(472) 외부의 가스통로(470)의 다른 부분에 도달하는 것을 막는다. 전극(480)은 이전에 기술된 것과 유사한 정전기 콜렉터를 제공하기 위해 DC 전력공급원(도시안됨)에 접속된다. 이러한 실시예에 있어서, 전극(480)에 대한 DC전력은 세척 사이클 동안 OFF로 스위칭될 필요가 없다. 플라즈마가 제 2모듈(475)에 발생하기 때문에, 아아크 문제가 발생하지 않는다.The waveguide 482 is connected to the electron tube 450. The waveguide and the electron tube are arranged so that microwaves form a plasma in the module 472. The inner wall of the anode 476 prevents microwaves from reaching other portions of the gas passageway 470 outside the module 472. Electrode 480 is connected to a DC power source (not shown) to provide an electrostatic collector similar to that previously described. In this embodiment, the DC power for electrode 480 need not be switched OFF during the cleaning cycle. Since the plasma is generated in the second module 475, the arc problem does not occur.
10. 기본형 DPA를 사용하는 추가 입자감소 실시예10. Additional particle reduction using a standard DPA Example
본 발명의 유효성을 설명하기 위한 다른 실험에 있어서, 제 2기본형 DPA(40)는 8인치 웨이퍼를 위해 준비된 정밀 5000챔버에 부착된다. 제 2기본형 DPA는 포어라인에 DPA를 접속하기 위해 사용된 하부 플랜지의 설계를 제외하고 도 11에 도시된 DPA(40)과 유사하다. 이러한 제 2기본형 DPA 및 하부 플랜지의 단면도는 도 20에 도시된다. 도 20에 도시된 것처럼, 하부 플랜지(200)는 대략 90도의 각도에서 DPA를 통해 포어라인으로 흐르는 배출가스의 방향을 다시 설정한다. 플랜지는 플랜지의 하부(204)상에 축적된 증착물질이 관찰될 수 있도록 포어라인 접속부에 대향하는 석영 윈도우와 접속된다. 전술한 것처럼, 기본형 DPA의 하부 플랜지에 대한 설계는 도 4(a)-(f) 및 도 13(a)에 도시된 DPA(40)의 실시예에서 U자형 통로 또는 기계적인 버킷 트랩 설계와 유사한 방식으로 영역(204)에 부유성 고형물을 트래핑하는 장점을 가진다.In another experiment to demonstrate the effectiveness of the present invention, a second basic DPA 40 is attached to a precision 5000 chamber prepared for an 8 inch wafer. The second basic type DPA is similar to the DPA 40 shown in FIG. 11, except for the design of the bottom flange used to connect the DPA to the foreline. A cross-sectional view of this second basic type DPA and lower flange is shown in Fig. As shown in FIG. 20, the lower flange 200 redirects the exhaust gas flowing through the DPA to the foreline at an angle of approximately 90 degrees. The flange is connected to a quartz window opposite the foreline connection so that the deposited material deposited on the lower portion 204 of the flange can be observed. As described above, the design for the bottom flange of the basic DPA is similar to the U-shaped passageway or mechanical bucket trap design in the embodiment of the DPA 40 shown in Figs. 4 (a) - (f) Lt; RTI ID = 0.0 > 204 < / RTI >
제 2기본형 장치는 석영 튜브의 외부 둘레에 감긴 3/8인치 구리 배관으로 만들어진 코일(208)을 가진 석영 튜브(206)를 포함한다. 코일(208)의 전체 길이는 대략 25피트이며, 13.56MHz 전력 공급원은 이하의 실험에 대한 기술에 설명된 것처럼 다양한 전력레벨로 구동된다. 석영 튜브(206) 및 코일(208)은 알루미늄 용기(210)내에 밀봉된다. 어셈블리의 전체 길이는 대략 14인치이며, 어셈블리의 폭은 대략 4.5인치이다.The second basic device includes a quartz tube 206 having a coil 208 made of 3/8 inch copper tubing wrapped around the outer periphery of the quartz tube. The total length of the coil 208 is approximately 25 feet, and the 13.56 MHz power supply is driven at various power levels as described in the description of the experiments below. The quartz tube 206 and the coil 208 are sealed in an aluminum container 210. The total length of the assembly is approximately 14 inches, and the width of the assembly is approximately 4.5 inches.
제 2기본형 DPA의 유효성은 3개의 개별 실험에서 검사된다. 각 실험에 있어서, 100웨이퍼는 진공배출 매니폴드 및 포어라인 사이에 접속된 제 2기본형 DPA를 가진 정밀 5000 챔버에서 수행된 질화실리콘 증착/CF4플루오로 세척동작 시퀀스에서 처리되다. 제 2기본형 DPA는 각 실험의 증착 시퀀스동안 OFF로 유지되며 플루오로 세척 시퀀스동안 13.56 RF 전력공급원에 의해 ON으로 스위칭된다. 증착동안 OFF일 때, 튜브는 영역(212)으로서 도 20에 도시된 튜브(206)의 내부를 따라 수집된다. 이들 입자는 DPA가 세척 시퀀스동안 활성화될 때 튜브(206)로부터 제거된다. 각각의 3개의 실험 조건은 이하의 테이블에서 요약된다.The effectiveness of the second basic DPA is tested in three separate experiments. For each experiment, 100 wafers were treated in a silicon nitride deposition / CF 4 fluoro cleaning operation sequence performed in a precision 5000 chamber with a second basic DPA connected between a vacuum discharge manifold and a foreline. The second basic type DPA is kept OFF during the deposition sequence of each experiment and is switched ON by the 13.56 RF power source during the fluoro cleaning sequence. When it is OFF during deposition, the tube is collected along the interior of the tube 206 shown in FIG. 20 as the area 212. These particles are removed from the tube 206 when the DPA is activated during the cleaning sequence. Each of the three experimental conditions is summarized in the following table.
표 2Table 2
제 1실험에 있어서, 플루오로 세척 시퀀스는 135초이며, DPA는 200와트로 구동된다. CF4는 1500sccm의 흐름속도에서 처리챔버내에 유입되며 500sccm의 흐름속도비(3:1 비율)에서 챔버내에 유입된 N2O와 혼합된다. 100증착/세척 시퀀스후, DPA는 모든 잔류물 및 증착물없이 검사된다. DPA의 하부에 있는 모서리가 있는 플랜지에 있어서, 작은양의 잔류물 축적이 수집된다. 이러한 잔류물 축적의 원자 집중은 측정되어 이하의 테이블 3에 요약된다. 잔류물에서 다수의 실리콘은 산화실리콘의 형태로 포함되며, 대략 질소의 절반은 질화실리콘 막에 포함되며 다른 절반은 암모니아의 형태를 가진다.In the first experiment, the fluoro wash sequence is 135 seconds and the DPA is driven at 200 watts. CF 4 enters the process chamber at a flow rate of 1500 sccm and is mixed with N 2 O introduced into the chamber at a flow rate ratio (3: 1 ratio) of 500 sccm. After a 100 deposition / clean sequence, the DPA is inspected without any residue and deposits. For a flanged flange at the bottom of the DPA, a small amount of residue accumulation is collected. The atomic concentration of this residue accumulation is measured and summarized in Table 3 below. The majority of the silicon in the residue is contained in the form of silicon oxide, with about half of the nitrogen being contained in the silicon nitride film and the other half being in the form of ammonia.
제 2실험에 있어서, 플루오로 세척 시퀀스는 120초로 단축되며, DPA가 구동되는 전압은 500와트로 증가된다. CF4는 2000sccm의 비율로 처리챔버내로 유입되며 500sccm의 흐름속도(4:1)로 챔버내로 유입된 N2O와 혼합된다. 100증착/세척 시퀀스후, DPA는 모든 잔류물 및 증착물없이 검사 및 발견된다. 작은양의 잔류물 축적은 모서리를 가진 플랜지에 수집된다. 육안검사로부터, 잔류물 축적 양은 제 1실시예에서의 축적 양보다 대략 80%이다.In the second experiment, the fluoro wash sequence is shortened to 120 seconds, and the voltage at which the DPA is driven is increased to 500 watts. CF 4 flows into the process chamber at a rate of 2000 sccm and is mixed with N 2 O introduced into the chamber at a flow rate (4: 1) of 500 sccm. After a 100 deposition / clean sequence, DPA is inspected and found without any residues and deposits. A small amount of residue accumulation is collected on the flanges with corners. From the visual inspection, the amount of residue accumulation is about 80% of the accumulation amount in the first embodiment.
잔류물 축적의 원자농도는 측정되어 이하의 표3에서 요약된다. 표에서 나타난 것처럼, 이 실험으로부터의 잔류물은 제 1실험으로부터의 잔류물보다 고농도의 플루오로를 포함한다. 플루오로 농축 잔류물은 플라즈마에 대한 플루오로 종을 더 제공하며 추가 DPA 활성화동안 세척하는데 더 용이한 잔류물을 만든다. 이 실험으로부터의 잔류물에서 다수의 실리콘은 산화실리콘의 형태로 포함되며 다수의 질소는 암모니아의 형태를 가진다.The atomic concentration of the residue accumulation is measured and summarized in Table 3 below. As shown in the table, the residue from this experiment contains a higher concentration of fluoro than the residue from the first experiment. The fluoro-enrichment residue provides a further fluoro species for the plasma and makes the residue easier to clean during further DPA activation. In the residue from this experiment, a large number of silicon is contained in the form of silicon oxide, and many of the nitrogen have the form of ammonia.
제 3실험은 잔류물이 제 1 및 제 2실험동안 수집되는 DPA 및 모서리를 가진 플랜지 모두로부터 완전히 제거될 수 있다. 이러한 제 3실험에 있어서, 플루오로 세척 시퀀스는 120초로 연장되며, DPA가 구동되는 전압은 500와트로 증가된다. CF4가 처리챔버내로 유입되는 비율은 2500sccm으로 증가되며 500sccm의 비율(5:1)에서 챔버내로 유입되는 N2O와 혼합된다. 100 증착/세척 시퀀스후에, DPA 및 모서리를 가진 플랜지는 검사되며 모든 잔류물 및 증착물없이 발견된다.The third experiment can be completely removed from both the DPA and the flanges with corners where residues are collected during the first and second experiments. In this third experiment, the fluoro wash sequence is extended to 120 seconds, and the voltage at which the DPA is driven is increased to 500 watts. The rate at which CF 4 enters the process chamber is increased to 2500 sccm and mixed with N 2 O entering the chamber at a rate of 500 sccm (5: 1). After a 100 deposition / clean sequence, the flanges with DPA and edges are inspected and found without any residue and deposits.
잔류물이 존재할 때 실험결과 및 혼합물은 이하의 표 3에 요약된다.Experimental results and mixtures when residues are present are summarized in Table 3 below.
표 3Table 3
B. PFC 감소를 위해 최적화된 DPA (40)의 특정 실시예B. Specific embodiments of the DPA 40 optimized for PFC reduction
본 발명의 일부 실시예는 이러한 가스를 방출하는 어떤 공정으로부터 방출된 PFC 가스를 감소하기 위해 구성되고 최적화된다. 이렇게 구성된 DPA 가스는 PFC 감소 반응기(이하 PR2라 함)로 참조될 수도 있다. 편리 및 참조를 위하여, PR2장치로서 구성되고 최적화된 DPA (40)은 본 출원의 나머지 부분에서 PR2(240)로 라벨링된다. PR2(240)가 제 3도에 도시된 DPA (40)과 같이 챔버에 연결될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.Some embodiments of the present invention are configured and optimized to reduce PFC gas emitted from certain processes that release such gases. The DPA gas thus configured may be referred to as a PFC reduction reactor (hereinafter referred to as PR 2 ). For convenience and reference, the DPA 40 configured and optimized as a PR 2 device is labeled PR 2 (240) in the remainder of the present application. It will be appreciated that the PR 2 240 may be coupled to the chamber, such as the DPA 40 shown in FIG.
산화실리콘 막 증착/세척 공정은 본 발명에서 PFC 방출을 감소하기 위해 사용되는 공정의 일 예로서 사용된다. 그러나, 본 발명은 다음의 공정 시퀀스에서 PFC 방출을 감소하는데 한정되지 않고, 그 대신에 PFC 가스를 챔버(15)로 유입하는 어떤 공정과 PFC 가스가 챔버(15)에 형성된 처리동작의 부산물이 되는 어떤 공정에 적용된다는 것을 이해하여야 한다. 부가적으로, 본 발명은 과플루오로카본(HFC)이나 유사한 가스와 같은 다른 물질의 방출을 감소하는데 사용될 수도 있다.A silicon oxide film deposition / cleaning process is used as an example of a process used to reduce PFC emissions in the present invention. However, the present invention is not limited to reducing PFC emissions in the following process sequence, but instead is intended to include any process that introduces PFC gas into the chamber 15 and that the PFC gas becomes a byproduct of the process operation formed in the chamber 15 It should be understood that it applies to certain processes. Additionally, the present invention may be used to reduce the release of other materials such as perfluorocarbons (HFC) or similar gases.
예시적인 증착/세척 시퀀스에서, 산화실리콘 막은 실란(SiH4)과 산화질소(N2O) 선구가스를 포함하는 처리가스로부터 물질위에 증착된다. 증착이 완료된 후에, 챔버로부터 기판이 제거되고 챔버 벽으로부터 불필요한 산화실리콘 축적을 에칭 및 제거하기 위하여 챔버 세척 동작이 수행된다. 세척동작은 CF4와 N2O의 플라즈마를 충돌시킴으로써 행해진다.In an exemplary deposition / cleaning sequence, a silicon oxide film is deposited over the material from a process gas comprising silane (SiH 4 ) and nitrogen oxide (N 2 O) precursor gases. After the deposition is completed, the substrate is removed from the chamber and a chamber cleaning operation is performed to etch and remove unnecessary silicon oxide deposits from the chamber walls. The cleaning operation is performed by colliding a plasma of CF 4 and N 2 O.
상기한 바와 같이, 세척동작 동안에 챔버로 유입된 CF4의 작은 부분만이 실제로 챔버 벽상에 증착된 물질과 반응한다. 남아있는 반응되지 않은 CF4는 다른 가스성분, 생성물 및 반응 부산물과 함께 포어라인을 통해 챔버로부터 배출된다.As described above, only a small portion of the CF 4 entering the chamber during the cleaning operation actually reacts with the material deposited on the chamber walls. The remaining unreacted CF 4 is discharged from the chamber through the foreline with other gaseous components, products and reaction byproducts.
이 예에서, 본 발명의 PR2는 배출된 CF4로부터 플라즈마를 형성한다. 플라즈마로부터의 성분은 CF4를 PFC의 전위 손상 효과를 갖지않는 덜 해로운 생성물 및 부산물로 전환하기 위하여 PR2내의 고체 산화실리콘과 같은 실리콘원과 반응한다. 내부에 PR2를 발생하는 반응의 일부는 다음과 같다:In this example, the PR 2 of the present invention forms a plasma from the discharged CF 4 . The component from the plasma reacts with a silicon source such as solid silicon oxide in PR 2 to convert CF 4 to less harmful products and by-products that do not have a potential damage effect of the PFC. Some of the reactions that generate PR 2 inside are:
CFx+ SiO2----------- SiFx+ CO2 CF x + SiO 2 ----------- SiF x + CO 2
CF4+ O2------------ CO2+ 2F2 CF 4 + O 2 ------------ CO 2 + 2F 2
2CF4+ O2------------- 2COF2+ 2F2 2CF 4 + O 2 ------------- 2COF 2 + 2F 2
C + SiO2--------------- CO + SiOC + SiO 2 --------------- CO + SiO
SiO + F2--------------- SiOF2 SiO 2 + F 2 --------------- SiOF 2
물론, 정확한 반응 및 반응 시퀀스는 종의 전자 충돌 해리와 같은 기본적인 반응과 가스 위상기 재접속이 발생함으로써 더 복잡해졌다. PR2로부터 방출되는 것으로 알려진, 상기한 생성물 또는 부산물의 어느 것도 PFC 가 아니다. 실제로, 상기한 생성물 및 부산물의 각각은 수용성이다. 그러므로, 본 발명의 PR2로부터 방출되는 모든 방출가스는 PFC 변환 반응이 효율 100%일 경우에는 PFC 없는 가스이다.Of course, the precise reaction and reaction sequences have become more complicated by the occurrence of basic reactions such as electron collision dissociation of species and reconnection above the gas. None of the above products or by-products, known to be released from PR 2 , are PFCs. In fact, each of the above-described products and by-products is water-soluble. Therefore, all the released gases emitted from the PR 2 of the present invention are PFC-free gases when the PFC conversion reaction is 100% efficient.
상기한 설명이 예시적인 목적만을 위한 것이지만, CF4와는 다른 가스가 본 발명의 PR2로 유입되어 플라즈마가 형성될 경우, 이들 PFC 가스의 플라즈마는 PFC가 아니고 PFC보다 덜 해로운 가스 생성물을 형성하기 이하여 산화실리콘원과 반응한다.Although the above description is for illustrative purposes only, when a gas other than CF 4 is introduced into the PR 2 of the present invention to form a plasma, the plasma of these PFC gases is not PFC, but forms gas products that are less harmful than PFC And reacts with the silicon oxide source.
동작시에, PFC 가스가 진공 챔버(15)로부터 진공 라인(31)으로 배출되면, 배출된 가스는 PR2(40)를 통과한다. PR2(40) 내에서, 배출된 가스는 플라즈마를 생성하거나 및/또는 유지하는 전계를 받기 쉽다. 플라즈마로부터의 성분은 방출 PFC를 PFC가 아니며 포어라인을 통해 펌핑될 수 있는 덜 해로운 가스 생성물 및 부산물로 전환하기 위하여 PR2(40)내의 실리콘 및/또는 산소화합물과 같은 PFC 산화제와 반응한다. 일반적으로 플라즈마 형성은 증착/세척 시퀀스의 세척동작 동안에만 (작동되는 PR2) 실행되는데, 그 이유는 이 주기동안에 방출 PFC 가스가 배출 스트림에 존재하기 때문이다. 그러므로, 증착 시퀀스 동안에는, 플라즈마는 일반적으로 PR2(40) 내에 형성되지 않는다. 그러나, PFC 가스가 증착이나 다른 공정 단계(예를 들면, CF4부산물을 생성하기 위하여 카본 함유 포토레지스트와 반응하는 에칭 단계) 동안에 특수 공정으로부터 방출되면, PR2(240)는 이 시간동안에 PFC 방출을 감소하기 위하여 동작될 수 있다.In operation, when the PFC gas is discharged from the vacuum chamber 15 to the vacuum line 31, the discharged gas passes through the PR 2 40. Within the PR 2 40, the exhausted gas is susceptible to an electric field that generates and / or holds a plasma. The components from the plasma react with PFC oxidizing agents such as silicon and / or oxygen compounds in the PR 2 40 to convert the released PFC into a less harmful gaseous product and byproduct that is not a PFC and can be pumped through the foreline. Generally, plasma formation is performed only during the cleaning operation of the deposition / cleaning sequence (PR 2 being operated), because the PFC gas is present in the discharge stream during this period. Therefore, during the deposition sequence, the plasma is generally not formed in the PR 2 (40). However, if PFC gas is released from a special process during deposition or other process steps (e.g., an etch step that reacts with a carbon containing photoresist to produce a CF 4 byproduct), then PR 2 240 will remove PFC emissions Lt; / RTI >
PFC 플라즈마와 반응하는 PR2(240)내의 실리콘 및 산소는 다양한 다른 소오스일 수 있다. 본 발명의 여러 가지 실시예에서, 특수하게 구성된 필터는 플라즈마 반응용 모래 또는 석영과 같은 고체상태의 산화실리콘 화합물을 포함한다. 실리콘 필터는 플라즈마가 형성되는 PR2(240)의 영역내에 위치되어 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 산화실리콘으로부터 배출된 잔류물, 질화실리콘, 옥시질화실리콘, 증착/세척 공정 시퀀스의 탄화실리콘 또는 유사한 증착 위상은 트래핑되고 DPA(40)를 참조로 기술된 것과 유사한 방법으로 PR2(240)내에 수집된다. 이러한 증착공정 동안에 트래핑될 수 있는 일반적인 잔류 생성물은 SiO2, SiN, SiON, SiC 및 유사 화합물을 포함한다. 물론, 실제 잔류물은 증착 또는 다른 공정단계 동안에 유입된 가스에 좌우된다. 트랩은 제 1도와 관련하여 상기한 바와 같이 열 이동력과 연합하여 기계적 및/또는 정전기적 트랩 메커니즘을 사용하여 행해지며, 또한 본 발명의 다양한 실시예에 관하여 이하 상세하게 기술한다. 트래핑되면, 실리콘 잔류물 또는 다른 부유성 고형물은 진공라인(31)을 통해 펌핑되는 가스 부산물을 형성하기 위하여 PFC 플라즈마에서 활성 종과 반응할 때 까지 PR2(240)내에 남아 있는다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 실리콘 함유 및/또는 산소 함유 가스는 방출 PFC 가스의 분해를 향상시키기 위하여 특별히 PR2(240)내로 유입된다. 이들 실리콘 및/또는 산소 함유 가스의 유입은 실리콘 필터 및/또는 정전기적 및/또는 기계적 트랩 메커니즘에 더하여 또는 그에 대신할 수 있다.The silicon and oxygen in the PR 2 (240) reacting with the PFC plasma can be of various different sources. In various embodiments of the present invention, the specially configured filter comprises a silicon oxide compound in a solid state such as sand or quartz for plasma reaction. The silicon filter is located in the region of the PR 2 240 where the plasma is formed. In another embodiment of the present invention, the silicon nitride, silicon oxynitride, silicon carbide or similar deposition phase of the deposition / cleaning process sequence is trapped and deposited in a manner analogous to that described with reference to DPA 40 In the PR 2 240. [ Typical residual product which may be trapped during these deposition processes include SiO 2, SiN, SiON, SiC and the like compounds. Of course, the actual residue will depend on the gas introduced during deposition or other process steps. The trap is made using a mechanical and / or electrostatic trap mechanism in conjunction with the heat transfer force as described above in connection with the first aspect and will also be described in detail below with respect to various embodiments of the present invention. Once trapped, silicon residues or other suspended solids remain in PR 2 240 until they react with the active species in the PFC plasma to form a gas byproduct that is pumped through the vacuum line 31. In another embodiment of the present invention, the silicon-containing and / or oxygen-containing gas is introduced into the PR 2 240 specifically to enhance decomposition of the emitted PFC gas. The introduction of these silicon and / or oxygen containing gases may be in addition to or in place of silicon filters and / or electrostatic and / or mechanical trap mechanisms.
플라즈마를 형성하기 위하여 PR2(240) 내에 형성된 전계는 RF 파워(어떤 실시예에서는 HF 파워(350 KHz)가 설비 및 동작 비용을 최소화하기 위하여 RF 파워 대신에 사용됨)를 용량적으로 접속된 전극에 인가하는 것과 같은 여러 가지 공지된 방법을 사용하여 발생될 수 있다. PFC 전환은 형성된 플라즈마의 밀도에 직접 관련되지만, 일부 실시예에서는 유도 코일 또는 중공 캐소드 반응기와 같은 고밀도 플라즈마를 형성하는 이러한 장치가 바람직하다. PFC 변환은 플라즈마가 형성되고 PR2장치내의 PFC 가스의 잔류시간에 역으로 관련된 전력에 직접적으로 관련된다. 그래서, 전력공급원의 실제 전력 출력은 PR2, 플라즈마 밀도, PR2(240)에서 처리될 PFC 가스의 체적 및 다른 인자 가운데 PFC 가스의 잔류 시간이 사용되는 응용에 따를 것이다. 이상적으로, PR2(240)는 PR2를 통하여 통과하는 실질적으로 모든 PFC 가스를 다른 가스로 변환하기에 충분한 플라즈마를 생성한다.The electric field formed in the PR 2 240 to form the plasma is applied to the capacitively connected electrodes by RF power (in some embodiments, HF power (350 KHz) is used instead of RF power to minimize equipment and operating costs) Or < RTI ID = 0.0 > a < / RTI > PFC conversion is directly related to the density of the plasma formed, but in some embodiments such an apparatus that forms a high density plasma, such as an induction coil or a hollow cathode reactor, is preferred. The PFC conversion is directly related to the power associated with the plasma being formed and the residence time of the PFC gas in the PR 2 device. Thus, the actual power output of the power source will depend on the application in which PR 2 , plasma density, the volume of the PFC gas to be treated in PR 2 (240), and the remaining time of the PFC gas among other factors are used. Ideally, PR 2 240 generates a plasma sufficient to convert substantially all of the PFC gas passing through PR 2 to another gas.
PR2(240)는 처리중에 사용하기 쉽도록 설계되어야 한다. 즉, 만약 PR2(240)가 세척 시퀀스동안 동작되면, PR2(240)는 세척 시퀀스의 기간을 연장하지 않고 세척 시퀀스동안 배기 스트림으로부터의 실질적으로 모든 PFC 가스를 비 PFC 가스로 변환하도록 설계된다. 그런 경우에, PR2(240)는 웨이퍼 작업 처리량에 역효과를 가진다.PR 2 240 should be designed to be easy to use during processing. That is, if PR 2 240 is operated during the cleaning sequence, PR 2 240 is designed to convert substantially all PFC gas from the exhaust stream to non-PFC gas during the cleaning sequence without extending the duration of the cleaning sequence . In such a case, PR 2 240 has an adverse effect on wafer throughput.
RF 전력은 RF 전력공급원(25)으로부터 유도되거나 단지 PR2(240)만을 구동하는 독립형 RF 전력공급원에 의해 공급될 수 있다. 대부분의 실시예에서, 마이크로파 ECR은 예외적인 일이고, PR2(240)를 동작시키기 위하여 저주파수 RF 전력을 사용하는 것이 바람직하다. 대략 50KHz 내지 2MHz 사이의 RF 전력을 공급하는 저주파수 RF 전력공급원은 13.56MHz같은 보다 높은 RF 주파수보다 동작시 매우 싸다. 다중 처리 챔버가 세척방에 존재한다고 가정하면, 챔버에 연결된 다중 PR2는 적당한 수의 RF 전력 분할기에 연결된 독립적으로 제공된 PR2RF 전력공급원에 의해 모두 구동될 수 있다.The RF power may be supplied by a stand-alone RF power supply that is derived from the RF power supply 25 or only drives the PR 2 240. [ In most embodiments, the microwave ECR is an exception, and it is desirable to use low frequency RF power to operate the PR 2 240. The low frequency RF power supply supplying RF power between approximately 50 KHz and 2 MHz is very inexpensive to operate at higher RF frequencies such as 13.56 MHz. Assuming that multiple processing chambers are present in the wash room, multiple PR 2 connected to the chamber may all be driven by an independently provided PR 2 RF power source connected to the appropriate number of RF power dividers.
PR2(240)의 길이 및 크기는 변할 수 있다. 몇몇의 응용에서, PR2(240)는 4-6인치 길거나 또는 짧을 수 있고, 다른 응용에서, PR2(240)는 라인을 대치하는 진공 라인(31)의 전체 길이(4-5피트 또는 그이상)일 수 있다. 일반적으로, 각 입자의 잔류 시간은 PR2의 길이 및 체적의 증가로 증가할 것이다. PR2설계는 잔류 수집 효과를 고려하여 공간 균형을 잡아야한다. 그러나, 적당하게 설계된 입자 트랩핑 메커니즘 또는 필터를 포함하는 짧거나 작은 체적의 PR2는 처리 챔버로부터 배출된 실질적으로 모든 PFC 가스를 덜 중요한 길이 및 체적의 인자를 만드는 덜 해로운 가스로 실질적으로 변환할 수 있다.The length and size of the PR 2 240 may vary. In some applications, PR 2 240 may be 4-6 inches longer or shorter, and in other applications, PR 2 240 may be the entire length of the vacuum line 31 replacing the line (4-5 feet or Or more). In general, the residence time of each particle will increase with increasing length and volume of PR 2 . The PR 2 design should balance the space with consideration of the residual collection effect. However, a short or small volume of PR 2 comprising a suitably engineered particle trapping mechanism or filter substantially transforms substantially all of the PFC gas discharged from the processing chamber into a less harmful gas that produces a less critical length and volume factor .
본 발명의 다수의 다른 실시예 장치는 구성될 수 있다. 몇몇의 그런 실시예는 예로써 아래 기술된다. 본 발명은 이들 특정 실시예로 제한되어 구성되지 않는다.Many other embodiments of the present invention can be configured. Some such embodiments are described below by way of example. The present invention is not limited to these specific embodiments.
1. 실리콘 충전 필터 실시예1. Silicon Charge Filter Example
a) 단일 튜브, 나선형 공진기a) Single tube, spiral resonator
도 21은 PR2(240)의 단면도를 도시한다. 도 21에서, PR2(240)는 가스가 PR2(240)를 통하여 통과할 때 처리 챔버(15)로부터 가스를 배출시키는 튜브(250)를 포함한다. 튜브(250)는 세라믹, 유리 또는 석영같은 절연 물질로 만들어진 원통형 튜브이다. 바람직한 실시예에서, 튜브(250)는 세척 단계에서 사용된 질소같은 에칭 가스와 반응하지 않는 세라믹 물질로 만들어진다. 또한, 튜브(250)는 진공 라인(31)의 내부 직경과 거의 동일한 내부 직경을 가진다. 다른 실시예에서, 튜브(250)는 원통형일 필요는 없고 대신 모나고, 평평하거나 타원이거나 유사한 모서리를 가진 내부 표면을 가질 수 있다. 이들 및 다른 실시예에서, 튜브(250)의 내부 직경은 진공 라인(231)의 내부 직경보다 크거나 작을 수 있다.Figure 21 illustrates a cross-sectional view of PR 2 (240). In FIG. 21, PR 2 240 includes a tube 250 that exhausts gas from process chamber 15 as it passes through PR 2 240. The tube 250 is a cylindrical tube made of an insulating material such as ceramic, glass, or quartz. In a preferred embodiment, the tube 250 is made of a ceramic material that does not react with an etching gas such as nitrogen used in the cleaning step. The tube 250 also has an inner diameter that is approximately the same as the inner diameter of the vacuum line 31. In other embodiments, the tube 250 need not be cylindrical, but instead may have an inner surface that is monolithic, flat, elliptical, or similar. In these and other embodiments, the inner diameter of the tube 250 may be larger or smaller than the inner diameter of the vacuum line 231.
필터(251)는 튜브(250)내에 있다. 필터(251)는 가스를 비 PFC 가스로 변환하기 위한 플라즈마 조건하에서 PFC 가스와 반응하도록 이용할 수 있는 고체 실리콘 소오스를 포함하는 다공성 필터이다. 필터(251)는 실리콘 화합물을 다 써버렸을 때 대치될 수 있는 튜브(250)에 삽입 가능한 소비 부분일 수 있다. 필터(251)내의 실리콘 소오스는 임의의 다수의 실리콘 포함 물질일 수 있다. 바람직하게, 실리콘 소오스는 모래 또는 유리, 석영, 부싯돌 또는 마노같은 실리콘 함유 물질이다. 또한, 바람직하게 필터는 펌핑 속도 또는 포어라인의 컨덕턴스에 상당히 큰 영향을 주지 못하는 다공성이다.The filter 251 is in the tube 250. The filter 251 is a porous filter comprising a solid silicon source that can be used to react with PFC gas under plasma conditions to convert the gas to a non-PFC gas. The filter 251 may be a consumable portion that can be inserted into the tube 250 that can be replaced when the silicon compound is exhausted. The silicon source in filter 251 may be any of a number of silicon-containing materials. Preferably, the silicon source is a silicon-containing material such as sand or glass, quartz, flint or agate. Also, the filter is preferably porous which does not significantly affect the pumping speed or the conductance of the foreline.
실리콘 산화물 물질의 사용은 PFC 플라즈마가 반응할 수 있는 실리콘 및 산호 양쪽을 제공한다. 바람직한 실시예에서, 부서진 석영은 실리콘 소오스로서 사용된다. 석영을 부서뜨리는 것은 실리콘이 보다 잘 반응하게 총 표면 영역을 증가시킨다. 부가적으로, 부서진 석영은 증착 처리동안 생성된 고체 잔류물에 대한 기계적 필터로서 동작하고 그런 물질이 실리콘 잔류물을 생성하는 처리시 챔버(15)로부터 소비될 때 반응을 위한 추가의 실리콘 물질을 트랩핑할 수 있다.The use of silicon oxide materials provides both silicon and coral that the PFC plasma can react to. In a preferred embodiment, the broken quartz is used as the silicon source. Breaking quartz increases the total surface area so that silicon reacts better. Additionally, the broken quartz acts as a mechanical filter for the solid residue produced during the deposition process and provides additional silicon material for reaction when such material is consumed from the chamber 15 during processing to produce silicon residues. I can wrap it.
코일(252)은 튜브(256)의 외부에 감겨지고 점(256)에서 RF 전력공급원에 접속되고 점(257)에서 접지 전위에 접속된다. 튜브(250)를 통하여 통과하는 PFC 소비 가스는 RF 전력공급원로부터 코일(252)에 전압의 인가에 의해 플라즈마로 여기된다. 플라즈마 상태에서, 소비 물질로부터의 성분은 상기된 바와같이 펌프 시스템(32)에 의해 PR2(240) 및 진공 라인(31)에서 펌프되는 PFC가 아닌 가스 부산물을 형성하기 위하여 필터(251)의 고체 실리콘 산화물 에칭제와 반응한다.The coil 252 is wound on the outside of the tube 256 and is connected to the RF power supply at a point 256 and to the ground potential at a point 257. The PFC consuming gas passing through the tube 250 is excited into the plasma by application of voltage to the coil 252 from the RF power source. In the plasma state, the components from the consumable material are removed from the solids of the filter 251 to form gas byproducts that are not PFC pumped in the PR 2 240 and vacuum line 31 by the pump system 32, React with the silicon oxide etchant.
가스 공급 라인(253)은 PFC 변환 반응을 향상시키기 위하여 산소 및/또는 실리콘 소오스인 추가의 가스를 공급할 수 있다. 사용될 수 있는 가스는 O2, O3, N2O, SiH4또는 그와 같은 것을 포함할 수 있다. 물론 테트라에틸오소실리케이트(TEOS)같은 액체 소오스는 기화되어 라인(53)을 통하여 유입될 수 있다. 추가의 반응 향상 가스가 PR2(40)에 유입되는 비율은 밸브(255)를 제어하는 프로세서(34)에 의해 설정된다. 프로세서(34)는 도시되지 않은 제어 라인에 의해 밸브(255)에 통신적으로 접속된다.The gas supply line 253 may supply additional gas, which is oxygen and / or silicon source, to enhance the PFC conversion reaction. The gases that may be used may include O 2 , O 3 , N 2 O, SiH 4, or the like. Of course, a liquid source such as tetraethylorthosilicate (TEOS) may be vaporized and flowed through line 53. The rate at which additional reaction enhancing gas enters the PR 2 40 is set by the processor 34 controlling the valve 255. Processor 34 is communicatively connected to valve 255 by a control line not shown.
코일(252)은 나선형 공진기 코일같은 유도 코일이다. 그런 코일은 종래 기술에 잘 공지되어있고 여기에 참조된 마이클 에이. 리버맨 및 알랜 제이. 리텐버그, 플라즈마 방전 및 물질 처리 방법, 페이지. 404-410 존 윌리 선(1994)같은 다수의 잘 공지된 교본에서 설정한 기준에 따라 설계된다. 나선형 공진기 코일은 구리, 니켈, 또는 금 또는 유사한 전도 물질같은 높은 전도성 금속으로 만들어질 수 있다. 코일을 적당하게 공진시키기 위하여, 코일의 길이가 제공된 RF 신호 파장정도 또는 1/4 정도 약간 길수 있다는 것은 중요하다. 이런 길이의 코일은 보다 강하고 보다 센 전압장을 형성하고 PFC 가스의 분해를 추가로 향상시킨다. 코일(252)은 튜브에 대해 외부보다 튜브(250)의 내부에 감겨질 수 있다.The coil 252 is an induction coil such as a helical resonator coil. Such coils are well known in the art and are described in detail in < RTI ID = 0.0 > Michael A. < / RTI > Riverman and Alan Jay. Littenberg, Plasma Discharge and Material Handling, page. 404-410 John Willley (1994). The helical resonator coil may be made of a high conductivity metal such as copper, nickel, or gold or similar conductive material. In order to properly resonate the coil, it is important that the length of the coil is somewhat longer or about 1/4 of the wavelength of the provided RF signal. Coils of this length form a stronger, higher voltage field and further improve the decomposition of the PFC gas. The coil 252 can be wound inside the tube 250 more than the outside with respect to the tube.
외부 컨테이너(254)는 튜브(250)를 둘러싼다. 컨테이너(254)는 적어도 두 개의 목적으로 사용한다. 첫째로, 그것은 패러데이 케이지로서 작용하고 코일(252)에 의해 생성된 방사선으로부터 CVD 처리 장치(10) 및 다른 장치를 보호한다. 둘째로, 만약 세라믹 튜브(250)가 파손되거나 갈라지면 또는 만약 튜브(250)의 진공 밀봉이 다른 방법으로 파손되면, 컨테이너(254)는 소비 가스가 밖으로 새는 것을 방지하는 제 2밀봉을 제공한다. 컨테이너(254)는 알루미늄 또는 강철 또는 다른 화합물같은 다양한 금속으로 만들어지고 바람직하게 차폐 효과를 위하여 바람직하게 접지된다. 상부 및 하부 플랜지(259 및 258)는 진공 밀봉을 유지하는 동안 진공 매니폴드(24) 및 진공 라인(31)에 PR2(240)를 각각 접속한다.The outer container 254 surrounds the tube 250. The container 254 is used for at least two purposes. First, it acts as a Faraday cage and protects the CVD processing apparatus 10 and other devices from radiation generated by the coil 252. Secondly, if the ceramic tube 250 breaks or cracks, or if the vacuum seal of the tube 250 is broken in some other way, the container 254 provides a second seal that prevents the consuming gas from leaking out. The container 254 is made of various metals such as aluminum or steel or other compounds and is preferably grounded for shielding effectiveness. Upper and lower flanges 259 and 258 connect PR 2 240 to vacuum manifold 24 and vacuum line 31, respectively, while maintaining a vacuum seal.
표준 RF 전력은 50오옴의 출력 임피던스로 설계된다. 따라서, 코일(252)(점 256)에 대한 RF 전력공급원 접촉 점은 코일(252)이 50오옴의 임피던스를 가지도록 선택되어야한다. 다른 경우, 만약 전력공급원이 다른 임피던스 레벨을 요구하면, 점(256)은 거기에 따라 선택되어야한다.Standard RF power is designed with an output impedance of 50 ohms. Thus, the RF power source contact point for coil 252 (point 256) should be chosen such that coil 252 has an impedance of 50 ohms. Otherwise, if the power supply requires a different impedance level, then point 256 should be selected accordingly.
코일(252)은 50 와트 또는 그이상의 전력 레벨에서 RF 전력 공급원에 의해 구동된다. 코일(252)에 의해 생성된 실제 전압은 RF 전력공급원에 의해 사용된 전력, 코일(252) 길이 및 권선 간격 및 다른 인자중 코일의 저항같은 다수의 인자에 따른다. 전압이 코일을 따라 평탄하게 전개되기 때문에, 전체 코일에 대한 전압 레벨을 결정하는 것은 코일이 접지 및 RF 전력공급원(점 255 및 256)에 접지되는 점 사이의 레벨을 결정함으로써 행해질 수 있다. 예를들어, 만약 특정 코일이 점(255 및 256) 사이 코일 부분의 4배이면, 코일의 총 전압은 점(255 및 256) 사이 전압 레벨의 4배이다.The coil 252 is driven by an RF power source at a power level of 50 watts or greater. The actual voltage generated by the coil 252 depends on a number of factors such as the power used by the RF power source, the length of the coil 252 and the winding spacing and the resistance of the coil among other factors. Since the voltage spreads flat along the coil, determining the voltage level for the entire coil can be done by determining the level between the point at which the coil is grounded and grounded at the RF power supply (points 255 and 256). For example, if a particular coil is four times the coil portion between points 255 and 256, then the total voltage of the coil is four times the voltage level between points 255 and 256. [
코일, 전력 레벨 및 제공된 RF 주파수는 강한, 플라즈마가 튜브(250)내에 형성되지만, 코일(252)에 의해 생성된 전압이 전류가 코일로부터 컨테이너(254)로 아킹할 레벨을 초과하지 않도록 선택되어야 한다. 만약 아아크가 특정 PR2에 대한 문제이면 컨테이너(254) 및 코일(252) 사이에 절연 물질을 두는 것은 가능하다. 그러나 간략한 설계를 위하여, 공기로 충전된 컨테이너(254) 및 코일(252) 사이의 공간을 가지는 것은 바람직하다.The coil, the power level, and the RF frequency provided are strong, a plasma is formed in the tube 250, but the voltage generated by the coil 252 should be selected such that the current does not exceed the level that will arise from the coil to the container 254 . It is possible to place insulating material between the container 254 and the coil 252 if the arc is a problem for a particular PR 2 . However, for the sake of simplicity, it is desirable to have a space between the container 254 filled with air and the coil 252.
b) 단일 튜브, 마이크로파b) Single tube, microwave
도 22는 PR2(240)의 제 2실시예 단면도를 도시한다. 도 22에 도시된 PR2(240)의 실시예는 도 21에 도시된 실시예중 많은 동일 엘리먼트를 포함한다. 따라서, 편리성을 위하여, 도 22 및 본 출원의 나머지 도면에서, 동일 참조 번호는 동일 엘리먼트를 인용하기 위하여 사용된다. 또한 편리성을 위하여, 도 22 및 다른 도면의 새로운 엘리먼트는 적당히 상세히 기술된다.22 shows a cross-sectional view of the second embodiment of the PR 2 240. Fig. The embodiment of PR 2 240 shown in FIG. 22 includes many of the same elements in the embodiment shown in FIG. Thus, for convenience, in Figure 22 and the remainder of the present application, the same reference numerals are used to refer to the same elements. Also, for convenience, the new elements of Figure 22 and other figures are described in sufficient detail.
도 22에서, 마이크로파 발생기(260) 및 도파관(262)은 PR2(240)로 진입하는 유출 PFC 가스로부터 고밀도 플라즈마를 생성하기 위하여 사용된다. 자석(264)은 전자 사이클로트론 공진(ECR) 장치에서 처럼 튜브(250)내의 가스 입자를 추가로 에너지화하고 플라즈마 형태를 향상시키기 위하여 튜브(250)의 외부 주위에 배치된다. 플라즈마로부터의 구성요소는 PFC 가스를 비 PFC 가스로 변환하기 위하여 필터(251)에서 실리콘 산화제와 반응한다. 상기된 실시예에서 처럼, 추가의 가스는 변환 방법을 향상시키기 위하여 가스 라인(253)으로부터 PR2(240)에 첨가된다.In Figure 22, microwave generator 260 and waveguide 262 are used to generate a high density plasma from the effluent PFC gas entering PR 2 240. The magnet 264 is disposed around the outside of the tube 250 to further energize the gas particles in the tube 250 and improve the plasma shape, such as in an electron cyclotron resonance (ECR) device. The components from the plasma react with the silicon oxidizer in the filter 251 to convert the PFC gas to a non-PFC gas. As in the above embodiment, additional gas is added to the PR 2 240 from the gas line 253 to improve the conversion process.
도시되지는 않았지만, 도 22에 도시된 PR2(240)의 실시예는 컨테이너(254)처럼 외부 케이스로 바람직하게 밀봉된다. 외부 케이스는 제 2밀봉부를 유지하여 튜브(250)를 통하여 통과하는 PFC 또는 다른 가스는 누출 또는 튜브(250)의 다른 결함의 경우에 PR2(240)로부터 누출되지 않는다.Although not shown, the embodiment of PR 2 240 shown in FIG. 22 is preferably sealed to an outer case, such as a container 254. The outer case retains the second seal so that the PFC or other gas passing through the tube 250 does not leak from the PR 2 240 in the event of leakage or other defects of the tube 250.
c) 나선형 코일 공동 캐소드 반응기c) helical coil cavity cathode reactor
도 23은 PR2(240)의 제 3실시예를 도시한 단면도이다. 도 23에서, 나선형 공진기 코일(266)은 PR2(240)의 나선형 코일 공동 캐소드 반응기 실시예를 형성하기 위하여 원통형 금속 튜브(268)내에 배치된다. 코일(266)은 튜브(268)가 접지될동안 HF 또는 RF 전력 소오스(269)에 접속된다. PR2(240)의 나머지 구조는 도 23에 도시되지 않는다. 상기 구조는 예를들어 가스 라인(253), 밸브(255), 플랜지(258 및 259), 컨테이너(254)등을 포함하고, 도 17에 도시된 PR2(240)와 비슷하다.23 is a sectional view showing the third embodiment of the PR 2 240. FIG. 23, helical resonator coil 266 is disposed within cylindrical metal tube 268 to form a helical coil cavity cathode reactor embodiment of PR 2 240. In FIG. The coil 266 is connected to the HF or RF power source 269 while the tube 268 is grounded. The remaining structure of the PR 2 240 is not shown in FIG. The structure includes, for example, a gas line 253, a valve 255, flanges 258 and 259, a container 254, and the like, and is similar to the PR 2 240 shown in FIG.
HF 또는 RF 전력이 코일(266)에 인가될 때, 유도 결합 플라즈마는 코일에 제공된 RF 전력으로부터 코일내에 형성되고 유도 결합 플라즈마는 코일 및 튜브(268) 사이에 형성된다. 코일(266) 및 튜브(268)가 플라즈마로부터의 반응성 질소 종에 종속적이기 때문에, 그것들이 니켈같은 적당한 전도 물질로 만들어지고, 그런 종과 반응한다. 도시되지 않은 실리콘 필터는 PFC 플라즈마를 위하여 반응하도록 실리콘 및 산소 물질을 제공하기 위하여 코일(266)내 및/또는 주위에 배치될 수 있다. 부가적으로, 실리콘 및/또는 산소 함유 가스는 가스 라인(253)으로부터 플라즈마에 공급될 수 있다.When HF or RF power is applied to the coil 266, an inductively coupled plasma is formed in the coil from the RF power provided in the coil, and an inductively coupled plasma is formed between the coil and the tube 268. Because the coil 266 and the tube 268 are dependent on the reactive nitrogen species from the plasma, they are made of a suitable conducting material such as nickel and react with such species. A silicon filter, not shown, may be disposed within and / or around the coil 266 to provide silicon and oxygen material to react for PFC plasma. Additionally, silicon and / or oxygen containing gas may be supplied to the plasma from the gas line 253.
d) 다단계 공동 캐소드 반응기d) Multistage cavity cathode reactor
도 24는 PR2(240)의 제 4실시예를 도시한 단면도이다. 도 24에서, 원통형 가스 통로는 원통형 모양 애노드(272), 캐소드(274) 및 절연 장벽(275)에 의해 형성된다. 캐소드(274)는 애노드(272)가 접지되는 동안 HF 또는 RF 전력공급원(269)에 접속된다. 절연 장벽(275)은 캐소드(274)로부터 애노드(272)를 절연한다. 이런 변형 전극/캐소드 구조는 고밀도 플라즈마(1012이온/cm3)가 형성될 수 있는 다단계 공동 캐소드 반응기를 형성한다. 반응기의 각 단계(애노드/캐소드 쌍)는 영역(276)에 의해 도시된 바와같이 캐소드에 근접한 영역의 통로내에 고밀도 플라즈마를 형성한다.24 is a cross-sectional view showing the fourth embodiment of the PR 2 240. FIG. 24, the cylindrical gas passage is formed by a cylindrical shaped anode 272, a cathode 274 and an insulating barrier 275. [ The cathode 274 is connected to the HF or RF power supply 269 while the anode 272 is grounded. An isolation barrier 275 insulates the anode 272 from the cathode 274. This modified electrode / cathode structure forms a multistage, co-cathode reactor in which a high density plasma (10 12 ions / cm 3 ) can be formed. Each step (anode / cathode pair) of the reactor forms a high-density plasma in the passageway of the region close to the cathode as shown by region 276.
PR2(240)내의 입자 잔류 시간을 증가시키는 것뿐 아니라, 공동 캐소드 구조 및 높은 플라즈마 밀도를 유지하기 위하여, 통로(270)내의 압력은 PR2(240) 뒤의 포어라인에 배치된 도시되지 않은 분리된 드로틀 밸브에 의해 제어될 수 있다. 제어 압력은 PFC 변환을 최대화하기 위하여 설정된 실제 압력과 처리 챔버내의 압력까지(PECVD 처리시 4-20 torr) 및 SACVD 또는 APCVD 처리를 위하여 700 torr 또는 그 이상) 100-500 militorr(베이스 포어라인 압력) 범위일 수 있다.As well as to increase the particle residence time in the PR 2 (240), in order to maintain the common cathode structure and a high plasma density, the pressure in passage 270 is not shown, disposed in the foreline of the back PR 2 (240) And can be controlled by a separate throttle valve. The control pressure is 100-500 millitorr (base foreline pressure) up to the actual pressure set to maximize PFC conversion and the pressure in the process chamber (4-20 torr for PECVD processing) and 700 torr or more for SACVD or APCVD processing. Lt; / RTI >
HF 또는 RF 전력보다 DC 전력은 이런 다단계, 공동 캐소드 반응기 설계의 다른 실시예 캐소드(274)에 공급될 수 있다. 그러나 바람직한 실시예에서 HF 또는 RF전력은 DC 전력 소오스로부터 지향성 DC 전류가 전극을 에칭할 수 있기 때문에 공급된다. HF 또는 RF 전력이 사용될 때, 스퍼터 에칭 효과는 상당히 감소되거나 존재하지 않는다. HF 전력은 가장 바람직한 실시예에서 장치 및 동작 가격을 감소시키기 위하여 사용된다.DC power over HF or RF power can be supplied to another embodiment cathode 274 of this multistage, co-cathode reactor design. In a preferred embodiment, however, the HF or RF power is supplied because the directional DC current from the DC power source can etch the electrode. When HF or RF power is used, the sputter etch effect is significantly reduced or absent. HF power is used in the most preferred embodiment to reduce the cost of devices and operations.
도 23의 공동 캐소드 반응기 설계에서처럼, 실리콘 필터, 가스 라인(253)으로부터 공급된 도시되지 않은 실리콘 및/또는 산소 함유 가스는 적당한때 PFC 변환 처리를 향상시키기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 가스 라인(253), 밸브(255), 플랜지(258 및 259), 컨테이너(254)같은 구조는 도 17에 도시된 PR2(240)의 것과 유사하고 도 20에 도시되지 않는다.As in the cavity cathode reactor design of FIG. 23, a silicon filter, unillustrated silicon and / or oxygen containing gas fed from the gas line 253 may be used to improve the PFC conversion process when appropriate. In addition, structures such as the gas line 253, the valve 255, the flanges 258 and 259, and the container 254 are similar to those of the PR 2 240 shown in FIG. 17 and are not shown in FIG.
2. 실리콘 입자 트랩2. Silicon particle trap
만약 PFC 세척 시퀀스전에 챔버(15)에서 발생하는 증착, 에칭 또는 다른 처리가 실리콘 함유 잔류물에 발생하면, 본 발명 장치의 임의의 실시예는 실리콘 소오스로서 사용하기 위한 잔류물을 트랩 및 수집할 수 있다. 그래서, 이들 실시예는 특정 설계 실리콘 필터를 요구하지는 않지만, 사용할 수 있다.If deposition, etching, or other treatments that occur in the chamber 15 prior to the PFC cleaning sequence occur in the silicon-containing residue, any embodiment of the inventive apparatus can trap and collect residues for use as a silicon source have. Thus, these embodiments do not require a specific design silicon filter, but can be used.
실리콘 잔류물을 생성하는 증착 처리의 실시예는 TEOS 및 시레인 산화실리콘 증착 처리 및 시레인 질화실리콘 증착 처리를 포함하지만 제한되지는 않는다. 그런 처리에서, PFC 변환 반응을 위하여 트래핑된 방출 실리콘 잔류물은 SiO2, SiN, SiON, SiC, 비결정질 실리콘 및 유사 화합물을 포함한다. 물론, 수집된 실제 잔류물은 사용된 증착, 에칭 또는 다른 처리에서 유입된 가스에 따른다.Examples of deposition processes that produce silicon residues include, but are not limited to, TEOS and silane silicon oxide deposition processes and silane nitride silicon deposition processes. In that process, the released silicon residue trapped for PFC conversion reactions include SiO 2, SiN, SiON, SiC , amorphous silicon and similar compounds. Of course, the actual residues collected will depend on the gas introduced in the deposition, etch or other process used.
이들 증착 또는 다른 처리 동작으로부터 방출 잔류물은 챔버 벽에서 수집되고 결과적으로 세척되는 코일 잔류물이다. 따라서, 이들 실시예에서 PFC 가스를 비 PFC 가스로의 변환은 세척 동작동안 챔버에서 발생하는 반응과 동일한 반응을 유발한다.The effluent residues from these depositions or other processing operations are coil residues that are collected at the chamber walls and eventually cleaned. Thus, in these embodiments, the conversion of the PFC gas to the non-PFC gas results in the same reaction as the reaction occurring in the chamber during the cleaning operation.
a) 단일 튜브, 나선형 공진기a) Single tube, spiral resonator
도 25는 PR2(240)의 제 5실시예를 도시한 단면도이다. 도 25에 도시된 PR2(240)의 실시예는 PFC 플라즈마 반응으로부터 구성되는 실리콘 소오스가 필터 삽입물내의 고체 실리콘 화합물보다 반대의 전극(280 및 282)을 포함하는 정전기 콜렉터에 의해 트래핑되는 실리콘 함유 잔류물인 것을 제외하곤 도 21에 도시된 실시예와 유사하다. 실리콘 함유 잔류물은 DC 전력 소오스(284)로부터 전극(280 및 282) 사이에 인가된 전압 전위에 의해 증착 또는 다른 처리동안 트래핑되고 수집된다. 인가된 전압 전위는 전극(282)을 전극(280)(또는 반대로)과 비교하여 양으로 충전된다. 잔류 입자가 PR2(240)를 통하여 통과할 때, 양으로 충전된 전극(280) 및 음으로 충전된 입자는 양으로 충전된 전극(282)쪽으로 부착되고 수집된다. 사용된 증착 처리 형태 및 처리 길이에 따라, 몇 밀리미터 또는 그 이상의 실리콘 함유 잔류물은 전극(280 및 282)상에 만들어질 수 있다.25 is a cross-sectional view showing a fifth embodiment of the PR 2 240. Fig. The embodiment of PR 2 240 shown in Figure 25 is based on the fact that the silicon source constituted from the PFC plasma reaction is a silicon-containing residue trapped by an electrostatic collector comprising opposing electrodes 280 and 282 than the solid silicone compound in the filter insert Lt; RTI ID = 0.0 > 21 < / RTI > The silicon-containing residue is trapped and collected during deposition or other processing by the voltage potential applied between the electrodes 280 and 282 from the DC power source 284. The applied voltage potential is positively charged by comparing electrode 282 with electrode 280 (or vice versa). As the remaining particles pass through the PR 2 240, the positively charged electrode 280 and negatively charged particles are attached and collected toward the positively charged electrode 282. Depending on the deposition process type and process length used, a few millimeters or more of silicon-containing residues may be made on the electrodes 280 and 282.
증착 시퀀스가 완료되고 세척 시퀀스가 시작된후, 플라즈마는 도 21에 관해 기술된 동일 방식으로 방출 PFC 가스로부터 PR2(240)로 형성된다. 플라즈마로부터의 구성요소는 비 PFC 생산물 및 부산물을 형성하기 위하여 전극(280 및 282)상에 수집된 실리콘 잔류물과 반응한다. 전극(280 및 282) 사이의 전압 전위는 전극을 따라 수집된 입자가 그것들이 PFC 플라즈마와 반응할때까지 잔류하는 것을 보장하기 위하여 세척 처리동안 유지될 수 있다. 그러나, 전압 전위는 만약 특정 처리를 위하여 사용된 세척 또는 다른 가스가 전극을 에칭하면, 세척 시퀀스동안 바람직하게 스위칭 오프된다. 튜브(250), 전극(280 및 282)내에 배치된 것은 플루오로와같은 다양한 반응종과 접촉한다. 따라서, 전극(280 및 282)이 상기 종과 반응하지 않는 니켈같은 적당한 도전물질로 이루어지는 것은 중요하다.After the deposition sequence is complete and the cleaning sequence is started, the plasma is formed from PR 2 240 from the effluent PFC gas in the same manner as described for FIG. The components from the plasma react with the silicon residues collected on electrodes 280 and 282 to form non-PFC products and byproducts. The voltage potential between the electrodes 280 and 282 may be maintained during the cleaning process to ensure that the collected particles along the electrode remain until they react with the PFC plasma. However, the voltage potential is preferably switched off during the cleaning sequence if the cleaning or other gas used for the particular process etches the electrode. The tube 250, disposed within the electrodes 280 and 282, is in contact with various reactive species such as fluoro. Thus, it is important that the electrodes 280 and 282 are made of a suitable conductive material, such as nickel, that does not react with the species.
다양한 다른 정전기 트랩핑 장치는 본 발명의 여러 실시예에서 사용될 수 있다. 예를들어, 음으로 충전된 DC 또는 AC 전압은 양의 DC 전압보다 전극(282)에 인가될 수 있다. 다른 실시예에서, 전극(280 및 282) 양쪽은 전극(282)에 관한 전극(280)으로부터 양 또는 음의 전압을 형성하는 전압 소오스에 접속된다. 본 발명은 임의의 특정 정전기 수집 장치로 제한되지 않는다.A variety of other electrostatic trapping devices may be used in various embodiments of the present invention. For example, a negatively charged DC or AC voltage may be applied to electrode 282 rather than a positive DC voltage. In another embodiment, both electrodes 280 and 282 are connected to a voltage source that forms a positive or negative voltage from electrode 280 with respect to electrode 282. The present invention is not limited to any particular electrostatic collection device.
b) 단일 튜브, 마이크로파b) Single tube, microwave
도 26은 PR2(240)의 제 6실시예를 도시한 단면도이다. 도 26에서, 반대 극성(전극 286 및 288)의 전극은 상기된 바와같은 정전기 수집 장치를 형성하기 위하여 튜브(250)의 원통형 체적내에 교대로 배열된다. 실리콘 및 산소 함유 잔류물 또는 유사 물질은 증착 시퀀스동안 전극(286 및 288)의 표면상에 수집된다.26 is a cross-sectional view showing the PR 2 240 according to the sixth embodiment. In Figure 26, the electrodes of opposite polarity (electrodes 286 and 288) are alternately arranged in the cylindrical volume of tube 250 to form the electrostatic collector as described above. Silicon and oxygen containing residues or similar materials are collected on the surface of electrodes 286 and 288 during the deposition sequence.
도 22에 도시된 PR2(240)의 실시예에서 처럼, 도 26의 실시예는 마이크로파 발생기(260) 및 도파관(262)으로부터 마이크로파 전력의 인가에 의해 장치를 통하여 통과하는 PFC 가스로부터 고밀도 플라즈마를 형성한다. 자석(264)은 튜브(250)내의 가스 입자를 추가로 에너지화하고 플라즈마 형성을 향상시키기 위하여 전자 사이클로트론 공진(ECR) 장치에서 처럼 튜브(250)의 외부 주변에 배치된다. 플라즈마로부터의 구성요소는 PFC 가스를 비 PFC 가스로 변환하기 위하여 전극(286 및 288)상에 수집된 실리콘 및/또는 산화 잔류물과 반응한다. 추가의 가스는 변환 처리를 향상시키기 위하여 도시되지 않은 가스 라인(253)으로부터 PR2(240)에 첨가된다.As in the embodiment of PR 2 240 shown in FIG. 22, the embodiment of FIG. 26 diffuses high-density plasma from PFC gas passing through the apparatus by application of microwave power from microwave generator 260 and waveguide 262 . A magnet 264 is disposed around the outside of the tube 250 as in an electron cyclotron resonance (ECR) device to further energize the gas particles in the tube 250 and improve plasma formation. The components from the plasma react with the silicon and / or oxidation residues collected on the electrodes 286 and 288 to convert the PFC gas to a non-PFC gas. Additional gas is added to PR 2 240 from gas line 253, not shown, to enhance the conversion process.
또한 PR2(240)의 실시예에서 도시되지 않고 도 26에 도시된 것은 제 2밀봉부를 형성하는 컨테이너(254) 또는 유사 케이싱 메커니즘이므로 튜브(250)를 통하여 통과하는 PTC 또는 다른 가스는 튜브에서 누설 또는 다른 결함의 경우에 PR2(240)으로부터 새지 않는다.Also not shown in the embodiment of the PR 2 240 and shown in FIG. 26 is the container 254 or similar casing mechanism that forms the second seal, so that the PTC or other gas passing through the tube 250 is leaked from the tube Or does not leak from PR 2 240 in the case of other defects.
c) 내부 및 외부 원통형 튜브c) inner and outer cylindrical tubes
도 27은 PR2(240)의 제 7실시예를 도시한 단면도이다. 도 27에 도시된 PR2(240)의 실시예는 제 1내부 세라믹 튜브(290) 및 제 2외부 세라믹 튜브(292)를 포함한다. 튜브(290)의 단은 PR2(240)를 통한 가스 흐름이 화살표(293)로 표시된 바와같이 튜브(292)의 원통형 공간내에 있다.27 is a cross-sectional view showing the PR 2 240 according to the seventh embodiment. An embodiment of PR 2 240 shown in FIG. 27 includes a first inner ceramic tube 290 and a second outer ceramic tube 292. The end of the tube 290 is in the cylindrical space of the tube 292, as indicated by the arrow 293, the gas flow through the PR 2 240.
나선형 공진기 코일(294)은 튜브(292)의 외부 주위에 감겨있고 도 21의 실시예와 관련하여 기술된 바와같이 RF 전력공급원(269)에 접속된다. 코일(294)은 튜브(92)의 내부내에 또는 외부 또는 내부 튜브(90)의 주위에 감겨진다.The helical resonator coil 294 is wound around the outside of the tube 292 and connected to the RF power supply 269 as described in connection with the embodiment of FIG. The coil 294 is wound within the interior of the tube 92 or outside or around the inner tube 90.
상기 컨테이너(254)와 유사한 셸(shell)(297)은 내부 및 외부 튜브(290 및 292) 양쪽을 밀봉한다. 외부 튜브(292)는 내부 튜브(290) 또는 셸(297)에 접속함으로써 유지될 수 있다. 양쪽의 경우, 외부 튜브(292)에 대한 유지 구조가 PR2(240)을 통하여 통과하기 위한 유체 방출 가스 스트림을 허용하는 것은 중요하다. 이런 목적을 위하여, 유지 구조가 다수의 관통 홀을 가지는 튜브(290 및 292) 사이 세라믹 물질 평면일 수 있고 , 튜브(290 및 292) 사이로 연장하는 핑거 또는 4개의 슬랜더 접속부중 3개만으로 구성될 수 있고 및 다수의 다른 똑같은 방식으로 설계될 수 있다. 관통 홀을 포함하는 구조는 하기될 수집 영역(295)내의 실리콘 잔류물 또는 다른 특정 물질을 수집 및 트랩할 수 있다. 당업자는 상기 구조가 PR2(240)를 통하여 펌핑된 가스의 흐름 비율을 감소시키기에 홀이 충분하도록 설계된다는 것을 이해할 것이다.A shell 297 similar to the container 254 seals both the inner and outer tubes 290 and 292. The outer tube 292 can be held by connecting it to the inner tube 290 or the shell 297. In both cases, it is important that the retaining structure for the outer tube 292 allows a fluid stream of gas to pass through the PR 2 240. For this purpose, the retaining structure may be a ceramic material plane between the tubes 290 and 292 having a plurality of through holes, and may consist of only three of the four or four slider connections extending between the tubes 290 and 292 And can be designed in many different and identical ways. The structure including the through holes can collect and trap silicon residues or other specific materials in the collection area 295 to be described below. Those skilled in the art will appreciate that the structure is designed such that holes are sufficient to reduce the flow rate of gas pumped through PR 2 240. [
PR2(240)의 설계는 증착 단계동안 방출 실리콘 잔류물 또는 다른 입자의 트랩핑 및 수집을 향상시킨다. 상기 설계는 소비 가스 스트림에서 잔류물 및 입자를 수집 및 유지하는 기계적 트랩으로서 동작하는 튜브(292)의 수집 영역(295)을 포함한다. 잔류물 및 입자는 트랩에서 유지되고 세척 시퀀스동안 형성된 PFC 플라즈마의 구성요소와 반응하는데 사용할 수 있다.The design of PR 2 240 improves trapping and collection of the emitted silicon residue or other particles during the deposition step. The design includes a collection area 295 of the tube 292 that acts as a mechanical trap to collect and retain residues and particles in the consumed gas stream. Residues and particles can be retained in the trap and used to react with components of the PFC plasma formed during the cleaning sequence.
PR2(240)의 기계적 트랩 부분 동작은 PR2장치를 통하여 진공 라인으로 입자를 청소하는 유출 가스 흐름 경로에도 불구하고 트랩내에 입자 물질을 유지하기 위하여 작동하는 중력에 부분적으로 따른다. 그래서, 부분적으로, PR2(240)의 유효성은 입자가 가스 생산물에 반응될때까지 튜브(292)를 떠나가는 것을 방지하는 것에 따른다. 이런 목적을 위하여, PR2(240)가 배치되어 수집 영역(295)이 인입구로부터 PR2로 아래쪽으로 향하고 외부 튜브(292)의 길이가 중력과 협력하여 트랩을 형성하기에 충분하다는 것은 중요하다. PR2(240)내의 평면(AA)을 따라 가스 통로의 단면 영역을 증가시키는 것은 입자를 트랩하는 것을 돕는다. 임의의 주어진 증착 처리시 유출 가스 스트림에 대한 흐름 비율은 일반적으로 일정하다. 그래서, 하나 또는 그 이상의 통로의 단면을 증가시키는 것은 입자상의 중성 인력을 크게 감소시켜 가스 스트림의 입자 속도를 감소시킨다. 주어진 입자는 만약 입자의 중력이 중성 인력을 초과하면, PR2(240)의 중력 트랩내의 인력에 의해 트래핑된다.Mechanical operation of the trap portion PR 2 (240) depends in part on gravitational force works to outlet despite the gas flow path to clean the particles to a vacuum line through a PR 2 device and to keep the particulate material in the traps. Thus, in part, the effectiveness of PR 2 240 follows by preventing the particles from leaving the tube 292 until they are reacted to the gaseous product. For this purpose, it is important that the PR 2 (240) is disposed in collection region 295 is facing downward in PR 2 from the inlet to the length of the outer tube 292, in cooperation with gravity sufficient to form a trap. Increasing the cross-sectional area of the gas passageway along plane AA within PR 2 240 helps trap particles. The flow rate for the effluent gas stream in any given deposition process is generally constant. Thus, increasing the cross-section of one or more passages greatly reduces the neutral attraction of particulates, thereby reducing the particle velocity of the gas stream. If the particles are given a weight of the particles exceeds the neutral force, it is trapped by the gravity force in the trap of PR 2 (240).
기계적 트랩의 효율성을 추가적으로 향상시키기 위하여, DC 전력공급원(284)에 접속된 전극(296 및 298)을 포함하는 정전기 콜렉터(272)는 도 25에 관해 기술된 바와같이 사용될 수 있다.To further enhance the efficiency of the mechanical trap, an electrostatic collector 272 including electrodes 296 and 298 connected to a DC power supply 284 may be used as described with respect to FIG.
d) 기계적 및 정전기적 트랩핑 메커니즘을 포함하는 래비린탈d) Labyrinth with mechanical and electrostatic trapping mechanism
도 28(a)은 본 발명의 장치를 감소시키는 PFC의 다른 바람지간 실시예에서 사용된 가스 통로 모듈(310)을 도시한 단면도이다. 도 28(a)에서, 한쌍의 반대 전극(320 및 322)은 처리 챔버(15)로부터 방출 가스가 통과하는 가스 통로(유체 도관)를 형성한다. 모듈(310)은 챔버(15)로부터 방출 모든 입자가 모듈내에 트랩되고 수집되는 것을 보장하기 위하여 정전기 및 기계적 트랩핑 메커니즘 양쪽을 포함한다.Figure 28 (a) is a cross-sectional view of a gas passageway module 310 used in another wind interspacing embodiment of a PFC reducing device of the present invention. In FIG. 28 (a), a pair of opposite electrodes 320 and 322 form a gas passage (fluid conduit) through which the discharge gas passes from the processing chamber 15. Module 310 includes both electrostatic and mechanical trapping mechanisms to ensure that all particles emitted from chamber 15 are trapped and collected within the module.
정전기 트랩은 도 25와 관련하여 상기된 바와같은 전극중 하나에 DC 전압을 인가함으로써 형성된다. 이런 방식으로, 양으로 충전된 입자는 하나의 전극에 수집되고 음으로 충전된 입자는 다른 하나에 수집된다.The electrostatic trap is formed by applying a DC voltage to one of the electrodes as described above with respect to FIG. In this way, positively charged particles are collected on one electrode and negatively charged particles are collected on the other.
기계적 트랩은 수집 영역(324)에서 입자를 수집하기 위하여 중력에 부분적으로 의지함으로써 실리콘 입자 및 잔류물을 추가로 수집한다. 각 수집 영역(324)은 입자가 PR2장치를 통한 입자를 진공 라인으로 청소하는 유출 가스 흐름 경로에도 불구하고 세그먼트의 하부 영역내에 수집 및 유지되도록 배치된 가스 통로의 U 모양 세그먼트를 포함한다. 물론, 모듈(310)은 수지 영역(324)이 모듈의 반대편상에 있도록 위 아래로 회전될 수 있다.The mechanical trap further collects the silicon particles and residue by partially relying on gravity to collect the particles in the collection area 324. Each collection region 324 includes a U-shaped segment of the gas passages arranged such that despite the outlet gas flow path to clean the particles that the particles through the apparatus PR 2 with a vacuum line, and Collection and maintained in the lower region of the segments. Of course, module 310 may be rotated up and down such that resin region 324 is on the opposite side of the module.
세척 시퀀스동안, RF 전력은 모듈을 통하여 통과하는 PFC 가스의 용량 결합 플라즈마를 형성하기 위하여 전극중 하나에 제공된다. 바람직하게, 전극(320 및 322)은 실질적으로 같은 표면을 영역을 가지도록 설계된다. 그런 설계는 균일한 플라즈마가 전극에 의해 형성된 전체 영역/통로를 통하여 때리도록 한다. 상기 실시예에서 처럼, 플라즈마로부터의 구성요소는 PFC 가스를 비 PFC 가스로 변환하기 위하여 수집된 실리콘 입자 및 잔류물과 반응한다.During the cleaning sequence, RF power is provided to one of the electrodes to form a capacitively coupled plasma of PFC gas passing through the module. Preferably, the electrodes 320 and 322 are designed to have substantially the same surface area. Such a design allows a uniform plasma to strike through the entire area / passageway formed by the electrodes. As in the above embodiment, the components from the plasma react with the collected silicon particles and residues to convert PFC gas to non-PFC gas.
정전기 콜렉터 및 기계적 트랩 결합은 챔버(15)로부터 방출 실리콘 잔류물을 수집하기 위하여 특히 효과적인 메커니즘을 제공한다. 실제적으로, 그런 결합은 거의 100%의 수집 효과를 제공하여 진공 라인(331)에 이루어진 증착물을 제거 또는 방지하는 추가의 장점을 가진다. 도 6 및 DPA(40)에 관하여 상기된 바와같이, 기계적 트랩 섹션은 이들 입자가 중력에 의해 수집 챔버(324)내에 보다 유지되기 쉽기 때문에 유출 가스 스트림에 존재하는 상대적으로 큰 입자를 트랩핑하는데 특히 효과적이다. 다른 한편, 정전기 트랩은 유출 가스 스트림에서 보다 작은 입자를 수집 및 트랩핑하는데 효과적이지만 기계적 트랩에 의해 수집되지 않는다. 또한, 상기된 바와같이, 전극 사이의 온도 기울기로 인한 써모포레틱(thermophoretic) 힘은 입자를 트랩하기 위하여 사용될 수 있다.Electrostatic collectors and mechanical trap bonding provide a particularly effective mechanism for collecting the emissive silicon residue from the chamber 15. In practice, such coupling has the additional advantage of providing a collection effect of almost 100%, thereby eliminating or preventing deposits on the vacuum line 331. As discussed above with respect to FIG. 6 and DPA 40, the mechanical trap section is particularly useful for trapping relatively large particles present in the effluent gas stream since these particles are more likely to remain in collection chamber 324 by gravity effective. On the other hand, electrostatic traps are effective in collecting and trapping smaller particles in the effluent gas stream, but are not collected by mechanical traps. Also, as noted above, thermophoretic forces due to temperature gradients between the electrodes can be used to trap the particles.
도 28(a)에 도시된 모듈은 PR2(340)의 다양한 실시예의 부분으로서 사용될 수 있다. 그런 실시예의 일실시예는 도 28(b)에 도시되고, 모듈의 다른 유사 부분의 상부에 적층된 도 28(a)의 가스 통로 모듈 설계의 일부분을 사용하는 본 발명의 장치를 감소시키는 PFC의 실시예를 도시한 측면 투시 단면도이다. 물론 도 28(a)에 도시된 모듈 또는 유사 모듈을 가진 다른 설계는 가능하다. 예를들어, 3개, 4개 또는 그 이상의 모듈은 특정 수집을 위한 증가된 전극 표면 영역을 가지는 비교적 긴 가스 통로를 형성하기 위하여 시퀀스에 배치될 수 있다. 또한, 3개, 4개 또는 그 이상의 모듈은 서로의 상부에 적층될 수 있고 도 28(b)에 도시된 실시예와 유사한 방식으로 접속된다. 모듈(310)은 PFC 플라즈마로부터의 구성요소가 반응할 수 있는 실리콘의 추가 소오스를 포함하는 필터 엘리먼트로 설비될 수 있다. 모듈(310)을 바탕으로 다른 설계 변형에 대한 가능성은 거의 무한정이다.The module shown in FIG. 28 (a) can be used as part of various embodiments of PR 2 340. One embodiment of such an embodiment is shown in FIG. 28 (b) and includes a PFC reducing device of the present invention that uses a portion of the gas passage module design of FIG. 28 (a) stacked on top of other similar portions of the module. Sectional side view showing an embodiment. Of course, other designs with modules or like modules shown in Figure 28 (a) are possible. For example, three, four, or more modules may be placed in a sequence to form relatively long gas passages having increased electrode surface area for a particular collection. In addition, three, four or more modules may be stacked on top of each other and connected in a manner similar to the embodiment shown in Figure 28 (b). Module 310 may be equipped with a filter element comprising an additional source of silicon through which components from the PFC plasma may react. The possibilities for other design variations based on the module 310 are almost infinite.
도 28(b)에서 챔버(15)로부터의 유출 가스는 인입구(330)를 통하여 PR2(340)로 진입하고 배출구(332)를 통하여 배출된다. 분할기(334)는 가스가 화살표(323)에 따른 전극(320 및 322)에 의해 형성된 래비린탈 통로를 통하여 흐르도록 보장한다. PR2(340)가 수직으로 향해질 때, 인입구(330)는 축(AA)을 따라 측면에 있고, 통로를 통하여 보다 큰 방출입자는 중력하의 수집 영역(324)에서 수집하고자 한다. 만약 PR2(340)가 수직으로 향해지면, 인입구(340)는 축(BB)을 따라 측면에 있고, 통로를 통하여 보다 큰 방출입자는 수집 영역(325)에서 수집하고자 한다.28 (b), the outflow gas from the chamber 15 enters the PR 2 340 through the inlet port 330 and is discharged through the outlet port 332. The divider 334 ensures that the gas flows through the labyrinthal passage formed by the electrodes 320 and 322 along arrow 323. When PR 2 (340) is be directed vertically, the inlet 330 is larger than the particle emitted through the passage and on the side surface along the axis (AA) is intended to collect in the collection region 324 under the gravity. If the PR 2 340 is oriented vertically, the inlet 340 is laterally along the axis BB and larger emission particles through the passages are to be collected in the collection area 325.
DC 발생기(338)는 전극(320)이 접지된 되고 증착 및 세척 시퀀스동안 양의 DC 전압을 전극(322)에 공급한다. 그래서, 음으로 충전된 입자는 전극(322)의 표면상에 수집하고자하고 양으로 충전된 입자는 전극(320)의 표면상에서 수집하고자한다.DC generator 338 supplies electrode 322 with a positive DC voltage during which the electrode 320 is grounded and during the deposition and cleaning sequence. Thus, the negatively charged particles are intended to be collected on the surface of the electrode 322 and the positively charged particles are intended to be collected on the surface of the electrode 320.
다른 실시예에서처럼, RF 발생기(336)는 전극(320 및 322) 사이의 통로의 유출 PFC 가스로부터 플라즈마를 형성하기 위하여 세척 시퀀스동안 RF 전력을 전극(322)에 제공한다. 플라즈마는 PFC 가스를 비 PFC 가스 생산물 및 부산물로 변환하기 위하여 수집 영역(324 또는 325) 및 전극(320 및 322)을 따라 수집된 실리콘과 반응한다. DC/RF 필터(340)는 RF 전력공급원이 DC 발생기(338)와 간섭하는 것을 방지한다. DC 및 RF 전력은 전극(322)보다 전극(320)에 인가된다 ; 그러나, 안전성 및 방사선을 위하여 전극(320)이 접지되는 것은 바람직하다.As in other embodiments, the RF generator 336 provides RF power to the electrode 322 during the cleaning sequence to form a plasma from the outgoing PFC gas in the passages between the electrodes 320 and 322. The plasma reacts with the collected silicon along the collection region 324 or 325 and the electrodes 320 and 322 to convert the PFC gas to non-PFC gas products and byproducts. The DC / RF filter 340 prevents the RF power source from interfering with the DC generator 338. DC and RF power is applied to electrode 320 rather than electrode 322; However, it is desirable for the electrode 320 to be grounded for safety and radiation.
3. PFC 감소 DPA에 관한 사용 및 검사 결과3. Usage and test results on PFC reduction DPA
본 발명의 효율성을 나타내기 위하여, 실시예는 기본형(PR2340)이 8인치 웨이퍼에 대해 외부 설비된 프리시전 5000 챔버에 부착되어 실행된다. 프리시전 5000 챔버는 본 발명의 양수인인 어플라이드 머티어리얼스에 의해 제조된다.To indicate the effectiveness of the present invention, examples are basic (PR 2 340) is affixed to the external equipment the Precision 5000 chamber executed for the 8-inch wafer. The Precision 5000 chamber is manufactured by Applied Materials, the assignee of the present invention.
실시예에서, 기본형 PR2는 필터(351)가 세라믹 튜브(350)내에 포함되지 않고 추가의 가스 공급라인(353)이 존재하지 않는 것을 제외하고 도 21의 PR2(340)와 유사하다. PR2의 총 길이는 약 25인치이고 튜브(350)의 직경은 약 1.5인치이다. PR2는 챔버 하부 트로틀 밸브 뒤 프리시전 5000 챔버에 부착된다.In the embodiment, basic type PR 2 is similar to PR 2 340 of FIG. 21 except that filter 351 is not included in ceramic tube 350 and no additional gas supply line 353 is present. The total length of the PR 2 is about 25 inches and the diameter of the tube 350 is about 1.5 inches. PR 2 is attached to the chamber lower throttle valve back precision 5000 chamber.
분석된 유출 가스는 3개의 다른 단계에서 CF4및 N2O로부터 방사된다. 챔버로부터 대략 20 피드 아래의 진공 펌프 앞에서 측정이 이루어진다. 그래서, 단지 안정한 종이 RGA에 의해 검출될것이 고려된다. 대량 분석이 복잡하기 때문에, 증착 단계는 세척 시퀀스전에 수행되지 않는다.The analysis outlet gas is emitted from the CF 4 and N 2 O in three different steps: Measurements are made in front of the vacuum pump below about 20 feeds from the chamber. So, it is considered to be detected only by the stable paper RGA. Because the bulk analysis is complex, the deposition step is not performed before the cleaning sequence.
실험 조건은 다음과 같다. 챔버내의 압력은 2torr로 유지되고, PR2에서 0.5torr의 대응 압력을 유발한다. CF4및 N2O는 500 sccm의 비율로 챔버에 유입된다. 챔버에 형성된 플라즈마는 PR2에 형성된 플라즈마가 900와트(RF2)에서 13.56 MHz RF 전력공급원에 의해 구동되는 동안, 1000와트(RF1)에서 13.56 MHz RF 전력공급원에 의해 구동된다.The experimental conditions are as follows. The pressure in the chamber is maintained at 2 torr, resulting in a corresponding pressure of 0.5 torr at PR2. CF 4 and N 2 O are introduced into the chamber at a rate of 500 sccm. The plasma formed in the chamber is driven by a 13.56 MHz RF power supply at, 1000 watts (RF1) during which is driven by a 13.56 MHz RF power source at a 900 watts (RF2) formed in the plasma PR 2.
실시예의 제 1단계동안, 세척 가스는 챔버에 유입되고 플라즈마가 형성되지 않고 챔버 및 PR2를 통하여 흐르도록 허용된다. 제 2단계에서, 플라즈마는 프리시전 5000 챔버내에 형성되지만, PR2내에는 아니다. 제 3단계에서, 플라즈마는 챔버 및 PR2양쪽에 형성된다. 이들 실시예의 결과는 도 29(b)에 도시된다. 제 1단계는 CF4방사의 상대적 분석을 바탕으로 처리 및 설정으로부터 방사된 스펙트럼을 결정한다.During the first stage of the embodiment, the cleaning gas enters the chamber and is allowed to flow through the chamber and the PR 2 without forming a plasma. In the second step, the plasma is formed within the Precision 5000 chamber, but not within the PR 2 . In the third step, a plasma is formed on both the chamber and the PR 2 . The results of these embodiments are shown in Fig. 29 (b). The first step determines the spectrum emitted from the process and setting based on the relative analysis of CF 4 emissions.
도 29(a)는 플라즈마가 챔버 및 PR2양쪽 세척 가스로부터 형성될 때 얻어진 매스 스펙트럼을 도시한다. RGA 장치가 이온화에 의해 가스를 검출하는 것은 중요하다. 그래서, CF3 +, CF2 +및 CF+이온의 검출이 유출 CF4를 나타낸다. 도 29(a)에서, 피크(괄호에 지시된)는 C+(12), N+(14), 0+(16), F+(19), CF+(31), O2 +(32), F2 +(38), N2O+(44), CF2 +(50) 및 CF3 +(69)에 대응하여 검출된다. 각 피크는 초기 가스 반응제(CF4및 N2O)의 분해중 생성물에 대응한다. CO+(28), CO2 +(44), COF+(47), COF2 +(66) 및 COF3 +(85)에 대응하는 피크는 챔버 및 PR2에 발생하는 반응의 부산물에 대응한다. 가능한 해석은 CO2 +및 N2O+(라인 44)로 인하여 발생할 수 있다. 하나의 CF4및 N2O의 스펙트럼과 비플라즈마와 응답을 기록함으로써 그리고 RF1 및 RF2가 온될 때, 라인(44)의 피크가 90% CO2 +및 10% N2O+를 나타낸다는 것을 결정한다.29 (a) shows the mass spectrum obtained when the plasma is formed from both the chamber and the PR 2 cleansing gas. It is important for the RGA device to detect gas by ionization. Thus, detection of CF 3 + , CF 2 + and CF + ions represents effluent CF 4 . (Indicated in parentheses) in Fig. 29 (a), peaks C + (12), N + (14), 0 + (16), F + (19), CF + (31), O 2 + (32 ), F 2 + (38), N 2 O + (44), CF 2 + (50) and CF 3 + (69). Each peak corresponds to a product during the decomposition of the initial gas reactants (CF 4 and N 2 O). The peaks corresponding to CO + (28), CO 2 + (44), COF + (47), COF 2 + (66) and COF 3 + (85) correspond to the byproducts of the reactions occurring in the chamber and PR 2 . Possible interpretation may be due to CO 2 + and N 2 O + (line 44). By recording the spectra and nonplasma of one CF 4 and N 2 O and the response and determining that the peaks in line 44 exhibit 90% CO 2 + and 10% N 2 O + when RF 1 and RF 2 are on do.
질적으로, CF4의 감소는 CF3 +(69), CF2 +(50), CF+(31) 피크의 응답이 감소할 때 관찰된다. 추가의 분해 증거는 N2O에 대응하는 피크 응답이 감소할 때 관찰된다. 반응 CO+(28), CO2 +(44), COF+(47), COF2 +(66) 및 COF3 +(85)의 가스 부산물 응답은 CF4감소에 비례하여 증가한다.Qualitatively, a decrease in CF 4 is observed when the response of the CF 3 + (69), CF 2 + (50), and CF + (31) peaks decreases. Further degradation evidence is observed when the peak response corresponding to N 2 O decreases. The byproduct response of the reactions CO + (28), CO 2 + (44), COF + (47), COF 2 + (66) and COF 3 + (85) increases in proportion to the decrease of CF 4 .
도 29(b)는 각각 3개 단계의 실시예동안 RGA에 의해 측정된 특정 가스의 발전 피크를 도시한다. 특히, 도 12(b)는 피크(44)(N2 +), 69(CF3 +) 및 28(CO+)의 응답을 도시한다. 도 29(b)에 도시된 첫 번째 80초는 플라즈마가 챔버내 또는 PR2내에 형성되지 않을 때 이들 가스의 응답을 도시한다. 다음 80초동안, 플라즈마는 챔버내에만 형성되고, 마지막으로, 플라즈마는 160 내지 240초동안 챔버 및 PR2에 형성된다.Figure 29 (b) shows the power generation peaks of the specific gas measured by RGA during each of the three step embodiments. Particularly, FIG. 12 (b) shows the responses of the peaks 44 (N 2 + ), 69 (CF 3 + ) and 28 (CO + ). The first 80 seconds shown in Figure 29 (b) shows the response of these gases when no plasma is formed in the chamber or in PR 2 . For the next 80 seconds, the plasma is finally formed only in the chamber, plasma is formed in the chamber and PR 2 for 160 to 240 seconds.
도 29(b)로부터, 플라즈마가 챔버내에 부딪칠 때, 방사된 CF4및 N2O의 양은 감소되고 방사된 CO(CF4변환 처리의 메인 부산물)의 양은 증가한다. PR2(40)(및 PR240내에 플라즈마를 형성)를 활성화하는 것은 추가로 CF4방사를 감소하고 약 30%의 총 CF4감소를 유발한다.From Fig. 29 (b), as the plasma bumps into the chamber, the amount of radiated CF 4 and N 2 O is reduced and the amount of emitted CO (the main by-product of the CF 4 conversion process) increases. Activating PR 2 (40) (and forming a plasma in PR 2 40) further reduces CF 4 emission and causes a total CF 4 reduction of about 30%.
결과가 도시되지 않은 다른 실시예에서, 약 50%의 전체적인 감소는 약 2torr까지 PR2내의 압력을 증가시킴으로써 이루어진다. 그래서, 실시예는 본 발명의 장치가 양호하게 PFC를 감소시킨다는 것을 도시한다. 추가의 감소는 본 출원내에서 논의된 한 또는 그이상의 추가의 PR2특징을 통합함으로써 이루어질 수 있다. 또한, CF4가 PFC 가스를 변환하기 어렵기 때문에, 추가의 결과는 다른 PFC 가스의 변환을 위한 보다 나은 결과를 생성한다.In another embodiment where the results are not shown, a total reduction of about 50% is achieved by increasing the pressure in the PR 2 to about 2 torr. Thus, the embodiment shows that the device of the present invention preferably reduces PFC. Additional reductions can be made by incorporating one or more additional PR 2 features discussed within the present application. Further, since CF 4 is difficult to convert PFC gas, additional results produce better results for conversion of other PFC gases.
본 발명의 몇몇 다른 실시예를 논의함으로써, 본 발명에 따른 진공 라인으로부터 입자는 제거하는 많은 동등한 또는 다른 장치 및 방법이 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 처리 챔버로부터의 PFC 방사를 줄이는 많은 동등한 또는 다른 장치 및 방법이 당업자에게 명백할 것이다. 부가적으로, 비록 본 발명이 간략화 및 이해를 위한 도시 및 실시예로서 기술될지라도, 몇몇의 변화 및 변형이 행해진다는 것은 명백하다. 예를들어, 일실시예에서 본 발명의 기계적 입자 트랩은 외부 통로에 의해 둘러싸인 내부 통로로 기술되고, 그런 트랩은 제 2통로내의주변에 포함되지는 않지만, 대신 제 1통로로부터 떨어져 또는 위쪽으로 연장하는 제 1통로가 형성된다. 다른 실시예에서, 기술된 가스 통로는 도 28(a) 및 28(b)에 기술되고 도시된 또는 다른 방식으로 도시된 통로와 유사한 방식으로 래비린탈 모양( 및 중력 트랩을 포함한다)으로 설계된다. 실리콘 입자 트랩핑은 만약 전극에 수집된 실리콘 잔류물양이 불충분하면 PFC 분해를 향상시키기 위하여 화합물을 포함하는 석영 또는 다른 실리콘으로 채워진 분리된 필터 엘리먼트를 포함한다. 또한, 실리콘 필터 및 입자 트랩핑 시스템없는 실시예가 가능하다. 이들 실시예에서, PFC 변환 반응을 위한 SIH4또는 O2같은 가스는 라인(253)같은 가스 공급 라인을 통하여 PR2(340)에 유입된다. 부가적으로, 도 17(a) 및 (b)과 19(a) 및 (b)에 도시된 DPA(40)의 실시예에 사용된 전자관은 PR2(40)의 다양한 실시예에서 플라즈마를 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 명백한 변화 및 변형에 따라 이들 동등한 그리고 다른 변형은 본 발명의 범위내에 포함된다.By discussing several different embodiments of the present invention, many equivalent or other apparatus and methods for removing particles from a vacuum line in accordance with the present invention will be apparent to those skilled in the art. In addition, many equivalent or other apparatus and methods for reducing PFC radiation from a process chamber in accordance with the present invention will be apparent to those skilled in the art. Additionally, although the present invention has been described with reference to illustrative embodiments for simplicity and understanding, it is evident that several changes and modifications are made. For example, in one embodiment, the mechanical particle trap of the present invention is described as an inner passageway enclosed by an outer passageway, such a trap is not included in the periphery of the second passageway but instead extends A first passage is formed. In another embodiment, the described gas passages are designed with labyrinthine shapes (and include gravity traps) in a manner similar to the passages illustrated and shown or otherwise illustrated in Figures 28 (a) and 28 (b) do. Silicon particle trapping includes a separate filter element filled with quartz or other silicon containing compound to improve PFC decomposition if the silicon residue collected in the electrode is insufficient. Further, embodiments without a silicon filter and a particle trapping system are possible. In these embodiments, a gas such as SIH 4 or O 2 for the PFC conversion reaction flows into PR 2 340 through a gas supply line such as line 253. Additionally, the electron tube used in the embodiment of the DPA 40 shown in Figures 17 (a) and (b) and 19 (a) and (b) forms a plasma in various embodiments of the PR 2 40 . These equivalent and other modifications are within the scope of the present invention as evidenced by obvious changes and modifications.
본 발명은 부유성 고형물 및 다른 잔류물질이 기판처리장치의 배출라인에 축적되는 것을 막으며 상기 기판처리장치로부터 PFC 방출을 감소시키는 효과를 가진다.The present invention has the effect of preventing PFC solids and other residues from accumulating in the discharge line of the substrate processing apparatus and reducing PFC emissions from the substrate processing apparatus.
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